Differential-zu-Single-Ended-Wandler

Ursprünglich wollte ich eine einfache Kurvenverfolgungsschaltung aufbauen, um die Eigenschaften eines BJT zu messen, den ich geborgen habe. Diese Schaltung arbeitet, indem sie die Spannung und den Strom durch den Transistor für unterschiedliche angelegte Spannungen an der Basis und dem Kollektor misst. Dafür habe ich ein einfaches Tutorial gefunden, das dasselbe USB-Oszilloskop verwendet, das ich habe ( https://www.instructables.com/id/Semiconductor-Curve-Tracer-With-the-Analog-Discove/). Der Haken entstand beim Versuch, die Schaltung auf dem Steckbrett zu implementieren; Ich fand heraus, dass ihre Schaltung die Differenzspannung am Kollektorwiderstand misst, um den Strom zu bestimmen. Dies wäre für mich kein Problem gewesen, bis ich (eher dauerhaft) einen BNC-Sondenadapter an mein USB-Oskop angeschlossen habe, der die negativen Eingänge aller BNC-Sonden zusammenbindet. Als einfache Abhilfe dachte ich mir, ich könnte einfach einen Differential-zu-Single-Ended-Wandler bauen, um das Problem von Erdschleifen in meinen Sonden zu vermeiden.

Für noch mehr Hintergrund habe ich eine schnelle Google-Suche nach den Begriffen „Differenzial-zu-Single-Ended-Konverter“ durchgeführt, und ich habe diesen Artikel als Top-Ergebnis erhalten ( https://www.analog.com/en/analog-dialogue/raqs /raq-issue-145.html ). In meiner Eile, zu meinem Hauptprojekt zu gelangen, warf ich diese Schaltung auf einem Steckbrett zusammen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Meine Ergebnisse waren für differentielle Signale anständig genau, aber ich fand, dass die Gleichtaktsignale nicht vollständig gedämpft wurden.

Gleichtaktsignaltest

Großartig, also denke ich, dass dies etwas mit den Nicht-Idealitäten der Opamps zu tun hat. Dann dachte ich darüber nach, was ich über Schaltungen weiß, und mir wurde klar, dass ein OPAMP im Wesentlichen selbst ein Differenzial-zu-Single-Ended-Wandler ist. Ich fand schnell eine "Differentialverstärker" -Schaltung, die im Wesentlichen dasselbe mit nur einem Operationsverstärker erreichen würde ( https://www.electronicshub.org/differential-amplifier/ ).

Meine Frage ist also (endlich), welche Vorteile bietet die Dual-Opamp-Schaltung gegenüber der Single-Opamp-Lösung? Wäre außerdem einer von beiden besser für einfache (DC-nahe) Strommessungen geeignet? Vielen Dank im Voraus

Antworten (1)

Das Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (CMRR) wird durch viele Dinge begrenzt. Ich gehe davon aus, dass in Ihrem Fall die Toleranz der Widerstände das Hauptproblem ist.

Um eine Unterdrückung von 40 dB im Gleichtakt zu erhalten, muss die Verstärkung von jedem der beiden Eingangssignale innerhalb von 1 % gleich sein. Dies erfordert eng tolerierte Widerstände und für dynamische Signale müssen sogar die Kapazitäten angepasst werden.

Die Schaltung, die Sie derzeit verwenden, hat auf jeder Seite die gleiche Eingangsimpedanz, die einzelne Operationsverstärkerschaltung eine andere Eingangsimpedanz, sodass jede Quellenimpedanz dazu führt, dass eine Gleichtaktspannung vorhanden ist.

Der klassische Differenzverstärker verwendet eigentlich 3 Verstärker und wird oft als Instrumentenverstärker bezeichnet. Es hat eine (theoretisch) unendliche Eingangsimpedanz.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Mit dieser Anordnung ist es möglich, mit 2 Verstärkern eine hohe Eingangsimpedanz zu erhalten:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bei allen Variationen müssen Sie nicht nur die Balance beachten, die den CMRR beeinflussen kann, sondern auch den absoluten Wert der Gleichtaktspannung. Wenn es zu viel ist, könnte einer der Verstärker seine Kapazität überschreiten, bevor der Ausgang seine Grenze erreicht.

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