Провести моделирование работы схемы предварительного усилителя напряжения на основе инструментального усилителя INA333 с источниками синфазного и дифференциального сигнала на его входах.
При этом полезный дифференциальный сигнал, имитирующий R-зубец ЭКГ сигнала, задать в виде последовательности треугольных импульсов с максимальным напряжением 0.5 мВ и длительностью 200 мс; синфазную помеху – синусоидальным напряжением с амплитудой 20 мВ и частотой 50 Гц.
Задать значение коэффициента усиления предварительного усилителя на основе описания (datasheets) на микросхему INA333, равное 20.
Получить результаты анализа работы схемы предварительного усилителя во временной области для сигнала на его входе и выходе. Сравнить их и сделать выводы об усилении полезного сигнала и подавлении синфазной помехи, определив численные значения данных параметров.
В том же режиме анализа оценить влияние небалансного сопротивления на входе инструментального усилителя на выходной сигнал. Для этого сымитировать это сопротивление резистором 2 Мом во входной цепи усилителя.
Нужно полное решение этой работы?
Решение
Приведём на рисунке 1 архитектуру микросхемы инструментального усилителя INA333, согласно документации производителя.
Рисунок 1 – Внутреннее устройство микросхемы INA333
Расчёт балансного сопротивления.
Как видно из рисунка 1, производитель приводит формулу для расчёта коэффициента усиления по напряжению:
Ku=1+100 кОмRG.
Согласно заданию, необходимо установить коэффициент усиления по напряжению равным Ku=20. Для этого произведём расчёт балансного сопротивления RG, выразив его из формулы для коэффициента усиления:
RG=100 кОмKu-1=100⋅10320-1=5.263 кОм.
Выберем из стандартного ряда E192 ближайшее по значению сопротивление: RG=5.23 кОм. В качестве такого резистора можно выбрать резистор 1206; 5.23 кОм; ±1 %.
Моделирование будем производить в программе PROTEUS.
В первую очередь соберём модель для суммирования полезного сигнала и помехи на основе сумматора на не инвертирующем операционном усилителе, который покажем на рисунке 2
. Параметры схемы выбраны таким образом, чтобы коэффициент усиления по напряжению был равен единице.
Рисунок 2 – Модель суммирующего усилителя с коэффициентом усиления по напряжению 1
Построим во временной области входные и выходной сигналы данного суммирующего усилителя, чтобы убедиться в правильности его работы. Параметры полезного сигнала и сигнала помехи установлены согласно заданию. Результаты моделирования представим на рисунках 3 – 6.
Также представим на рисунке 7 полную модель.
Рисунок 3 – Полезный сигнал во временной области
Рисунок 4 – Сигнал помехи во временной области
Рисунок 5 – Сумма полезного сигнала и сигнала помехи во временной области
Рисунок 6 – Полезный сигнал, сигнал помехи и их сумма во временной области в одной системе координат
Рисунок 7 – Моделирование работы инструментального усилителя INA333
Подадим синфазно полезный сигнал и представим полученный результат работы на рисунке 8.
Рисунок 8 – Осциллограммы входного и выходного сигналов при синфазном полезном сигнале
Из рисунка 8 видно, что выходной сигнал составляет порядка 9 пВ, т.е
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
