Thermoelement-Verstärker - Single-Ended vs. Differential?

Thermoelementkreise sind nur Drahtschleifen und können in industriellen Situationen ziemlich lange Drahtschleifen sein. In diesem Fall unterliegen sie dem sogenannten Gleichtaktrauschen, insbesondere hochspannungsinduziertem Wechselstrom.

Die Idee, dass induziertes Rauschen auf beiden Drähten im Wesentlichen gleich erscheint, wird vom Differenzverstärker abgezogen.

Daher liefern Differenzverstärker ein viel saubereres Signal als ein Single-Ended-Verstärker (bei dem eine Seite des Eingangs mit Masse verbunden ist). Die Fähigkeit des Differenzverstärkers, Gleichtaktrauschen herauszufiltern, ist ein Parameter, der als CMRR (Common-Mode Rejection Ratio) bezeichnet wird.

Hier ist ein Thermoelementsystem, das eine Reihe von Teilen von Linear Technology verwendet. Der Differenzverstärker ist der LT2057 (schraffiert).

Die billigsten und am schnellsten ansprechenden Thermoelemente haben eine geerdete Verbindungsstelle. Wenn Ihre Schaltung auch eine gemeinsame Masse hat, können Sie eine Gleichtaktspannung ungleich Null am Thermoelement tolerieren, wenn ein Differenzverstärker verwendet wird.

Eine Alternative, die anwendbar ist, wenn nur ein Thermoelement vorhanden ist, besteht darin, den Schaltkreis von Masse zu isolieren und ihn in Bezug auf Masse schweben zu lassen.

Alternativ können Thermoelemente mit isolierten Kontaktstellen verwendet werden, aber sie haben sowohl eine schlechtere Reaktionszeit (d. h. eine schlechtere Steuerung) als auch einen höheren Preis.

Hier ist ein Beispiel für eine Schaltung , die für beide Typen verwendet werden kann – der 1M-Widerstand bietet einen Pfad für Vorströme des Differentialinstrumentenverstärkers, wenn ein nicht geerdeter Typ angeschlossen ist. (Tatsächlich würde ein erfahrener Designer wahrscheinlich einen niedrigeren Wert in elektrisch beheizten Hochtemperaturanwendungen verwenden).