Измерительный усилитель на трех ОУ

Улучшить характеристики рассмотренной схемы измерительного усилителя можно, включив между источником сигнала и каждым из входов неинвертирующий повторитель. Эти повторители будут служить буферами, в результате чего входное сопротивление измерительного усилителя повысится, а влияние выходного сопротивления источников сигнала на дифференциальный коэффициент усиления и КОСС практически будет устранено. Недостатком такого решения является то, что здесь потребуется большой КОСС и в повторителях и в выходном ОУ. Лучшими характеристиками обладает схема, приведенная на рис. 23, и принятая в качестве стандартной схемы измерительного усилителя.

Рис. 23. Схема измерительного усилителя на трех ОУ

Как видно из рис. 23, напряжение на резисторе R₁ составляет U₁ – U₂. Отсюда следует,что

Эта разность преобразуется дифференциальным усилителем на ОУ3 в напряжение U_вых относительно земли. Обычно выбирается R₂ = R₃ и R₄ = R₅ = R₆ = R₇. В таком случае дифференциальный коэффициент усиления

Коэффициент усиления синфазного сигнала (из-за разбаланса резисторов):

(29)

Коэффициент усиления синфазного сигнала (из-за конечного значения КОСС ОУ3):

Общий К_ОСС измерительного усилителя определяется соотношением (28).

Пример 2. Пусть в схеме на рис. 23 R₁= 1 кОм,R₂ = R₃ = 50 кОм, R₄ = R₆ = R₇ = 10 кОм. Сопротивление резистора R₅ отличается от номинального значения 10 кОм на 1% и составляет 9,9 кОм. Тогда дифференциальный коэффициент усиления схемы равен 101, а К_ОСС – 20200, что выше, чем в предыдущем примере.

Измерительные усилители на трех ОУ выпускаются в виде ИМС с внутренними согласованными резисторами (AD623, LM363, ICL7605 и др.). Обычно они имеют выводы для подключения внешнего резистора R₁, которым задается дифференциальный коэффициент усиления. Например, измерительный усилитель INA118 фирмы Burr-Brown имеет низкое смещение нуля U_см = 50 мкВ, широкий диапазон напряжений питания (+/-1,35 ... +/-18 В) и входных напряжений (до +/-40 В), малый потребляемый ток – 0,35 мА и широкий диапазон коэффициентов усиления (1 – 10000), устанавливаемых одним внешним резистором. В табл. 1 представлены основные характеристики некоторых моделей измерительных усилителей.

Таблица 1