De verschilversterker
Onderwerp
De verschilversterker
(oa uit: Mollinga, Van element tot schakeling 2)
Begrippen spanningsdomein
Verschilversterking differentieel bedrijf Av,diff
Verschilversterking common-mode bedrijf Av,cm
Somversterking Av,sum
Discriminatiefactor DR
Rejectiefactor CMRR
Model spanningsdomein
Invulling van de begrippen als volgt:
Dit is de gewenste overdracht in het spanningsdomein waarbij het uitgangssignaal zuiver differentieel beschouwd wordt. Het ingangssignaal bestaat ook
uit een differentieel signaal. Het common-mode signaal (Vcm) wordt hierbij buiten beschouwing gelaten.
Het aandeel stoorsignaal (schematisch weergegeven door Vcm) dat in het verschilsignaal aan de uitgang nog aanwezig tov de stoorspanning
Vcm aan de ingang. Hierbij wordt het differentiële signaal Vdm op nul gesteld.
Het gewogen stoorsignaal dat op iedere uitgang afzonderlijk terug te vinden is tov de stoorspanning Vcm aan de ingang. Hierbij wordt het
differentiële signaal Vdm op nul gesteld.
Men onderscheidt twee kwaliteitsgetallen of Figure of Merits (FOM) die iets zeggen over de mate waarin de verschilversterker in staat is
common-mode stoorsignalen te onderdrukken. Het kan voorkomen dat een perfect symmetrische versterker toch iets van storing doorgeeft (dwz niet
volledig onderdrukt). Om te beginnen wordt de discriminatiefactor DR gegeven door
, en geeft min of meer aan wat er op elke uitgang afzonderlijk nog is overgebleven van de common-mode ingangsstoorspanning. Het zegt iets over de
isolatie tov de aarde.
Vervolgens de veel bekendere rejectiefactor of common-mode rejection ratio CMRR
Deze verhouding geeft aan in welke mate de common-mode storing nog aanwezig is in het verschilsignaal aan de uitgang.
Tot zover is er uitsluitend gekeken naar signalen in het spanningsdomein, maar dat is natuurlijk niet het enige domein waar storingen kunnen optreden.
Ook is het zo dat er dankzij tegenkoppeling andere topologieen toegepast kunnen worden. Allereerst een toevoeging waarbij inzichtelijk gemaakt wordt
hoe de stroombronnen erbij gemodelleerd kunnen worden.
Model spannings- en stroomdomein
Applicatievoorbeeld transimpedantie
Stel dat de transimpedantie toepassing beschouwd wordt waarbij het zo is dat een ingangsstroom omgezet wordt in een spanning aan de uitgang. Bovendien
zijn de signalen differentieel, zie volgende figuur:
De transimpedantieversterking wordt gegeven door
Applicatievoorbeeld spanningsversterking met twee OpAmp's
Hierbij wordt de instrumentatieversterker gerealiseerd door slechts twee OpAmp's, zie volgende figuur.
De overdrachten zijn als volgt
Een andere manier van aanpak zou zijn om de weerstanden zo te kiezen dat de common-mode overdracht nul wordt, en zo wordt het volgende bereikt:
|