壓電信號采集中放大電路前置級的設計
加入技術交流群
2 前置放大電路的改進
提出的前置放大電路的改進方案如圖2所示。從儀用放大器兩等值外接電阻RG的中間引出一路信號，其值為(VI1+VI2)／2，剛好是輸入壓電信號源的共模成分；首先讓其通過普通運放A4組成的電壓跟隨器，電壓關系如式(1)，其作用是與儀用放大器隔離，起保護作用；然后，對其進行反相放大，通過運放A5組成反相積分電路來實現，輸入輸出關系見式(2)；最后，將反相放大的共模信號，通過一個限流保護電阻R12加到共模點VR。本文引用地址：http://www.104case.com/article/187463.htm
以上電路改進的本質是：實現了輸入信號共模成分的電壓并聯負反饋。與圖1(c)方案相比，由于采用了負反饋，從而會起到更快速地衰減共模干擾的作用。圖1中3種接法信號經過儀放中A1和A2后，若共模信號的放大倍數是1；采用圖2的負反饋電路后，共模信號經過儀放中A1和A2后放大倍數為1／(1+|F|)，F為負反饋放大倍數，F越大，則共模抑制能力越強。
需要注意的是，本方案抑制的是共模干擾，如果由于電路電纜不對稱等因素造成共模信號轉化為差模信號，則本方案也無能為力。因此，在電路實現時要考慮電路的對稱性問題，盡量使電路對稱，選擇高精度的電阻和高質量的運放。
3 實驗及結果
本實驗采用常見的振動壓電傳感器，傳感器通過雙芯屏蔽電纜和儀用放大器相連。儀用放大器采用INA114，其是一款通用高精度儀用放大器，在增益為1 000時，其共模抑制比高達115 dB，輸入阻抗高達1010Ω。普通運算放大器A4、A5使用TL081，其是一款低噪聲低溫漂且使用較為廣泛的運放。RG選取千分之一精度的阻值為2．2 kΩ的電阻。可計算出儀放增益為G=12．36。另外，R11=10 kΩ，R12=200 kΩ，C11=1 nF，R=200 kΩ。
評論