Меню

Мультидифференциальные ОУ в аналоговых интерфейсах и портах ввода

Для обеспечения предметной универсальности СБИС «система на кристалле» необходимо обеспечить возможность использования в РЭА мостовых датчиков различного типа. Именно поэтому входные цепи портов должны обеспечивать высокое подавление синфазного сигнала. Принципиальная схема типового аналогового интерфейса (рис. 13) представляет собой классический инструментальный усилитель на ОУ1–ОУ3 и простейший фильтр нижних частот, действие которого направлено на ограничение спектра в структуре АЦ-преобразования.

Рис. 13. Принципиальная схема интерфейса AD 8555

При идентичности ОУ схема имеет не зависимый от дифференциального коэффициента усиления (К) коэффициент передачи синфазного напряжения (КСН). Однако для этого необходимо согласование всех резисторов при воздействии различных дестабилизирующих факторов. Анализ cхемы приводит к следующим результатам:

, (90)

, (91)

, (92)

где КСС – коэффициент передачи синфазного сигнала ОУЗ; – статический коэффициент усиления ОУЗ; , – относительная погрешность сопротивления резисторов; fГР, f1, – граничная частота инструментального усилителя и частота единичного усиления ОУ1, ОУ2.

Таким образом, для реализации относительно небольшого КСН= - 75 дБ необходимо обеспечить достаточно высокую точность идентичности сопротивления резисторов порядка 0,01 % при воздействии всего комплекса дестабилизирующих факторов. Иногда для решения этой проблемы используется периодическая настройка схемы за счет изменения коэффициента передачи резистивного делителя. Однако в этом случае возникает дополнительная погрешность:

. (93)

Эта погрешность ограничивает результирующую точность интерфейса. Из (91) следует, что для управления дифференциальным коэффициентом усиления необходимо варьировать сопротивление резистора r при условии согласования его временных и температурных дрейфов с базовым номиналом R. Кроме этого, на выходах ОУ1 и ОУ2 действует достаточно большое синфазное напряжение UC , которое и ограничивает максимальное выходное напряжение схемы и, следовательно, не позволяет использовать низковольтные ОУ.

Таким образом, традиционная схема предполагает использование технологически сложно реализуемых резисторов и трех высококачественных, потребляющих от источников питания большую мощность, операционных усилителей. Анализ схем современных ОУ показывает, что 50 % потребляемого ими тока приходится на выходной каскад, а попытки изменить это соотношение приводят к ухудшению многих качественных показателей функциональных устройств. Одним из выходов из сложившегося положения является создание для современной аналоговой микросхемотехники мультидифференциальных ОУ [4, 5].

Структура входных цепей специально созданных МОУ не только обеспечивает относительно высокое ослабление синфазного входного напряжения UC, но и позволяет организовать необходимые для реализации заданного коэффициента передачи автономные контуры обратной связи. Принципиальные схемы непрограммируемого (а) и программируемого (б) инструментальных усилителей показаны на рис. 14.

а) б)

Рис. 14. Принципиальные схемы инструментальных усилителей с МОУ

Для каждой из схем

. (94)

Отличие заключается в способе реализации дифференциального коэффициента усиления:

, (95)

, (96)

где к – состояние k-го ключа резистивной матрицы R-2R; N – число разрядов матрицы.

В силу того, что суммирование сигналов осуществляется во входных цепях МОУ, удается уменьшить число резисторов схемы и осуществить достаточно простое цифровое управление (рис. 14б) без применения прецизионных базовых номиналов. Однако при этом наблюдается зависимость коэффициента передачи синфазного сигнала от реализуемого коэффициента усиления схемы.

Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6

Другие статьи:

Разработка и расчёт радиоприёмного устройства УКВ диапазона с ЧМ
Радиоприемным называется устройство, предназначенное для приема сообщений, передаваемых с помощью электромагнитных волн. Радиоприемное устройство состоит из приемной антенны, радиоприемника и оконечного устройства. В приемной ...

Модуляция и её разновидности
В своём реферате я опишу свойства модуляции и её виды. Опишу, что такое модуляция, что можно с её помощью делать. Если говорить своими словами, то модуляция-это процесс преобразования оного сигнала в другой, для того чтобы ...

Микрофонная техника
Микрофон - это основной и важнейший из всех элементов, которые стоят между реальным акустическим звуком и его представлением на записи, поэтому важность правильного выбора микрофона трудно переоценить. Любой, кто собирается р ...

(C) 2020 | www.techniformula.ru