Instrumentacioni Pojacavac

INSTRUMENTACIONI POJAČ AVAČ Biomedicinski inženjering

Model elektrofiziološkog snimanja

Vout

V b = V m

C  p C  p + C b

 Z i =

1  jω (C  p + C b )

1

Faktor potiskivanja signala zajedničkog moda CMRR Izlazni signal pojačavača:

V out  =  Ad  ⋅V d  +  Ac ⋅ V c CMRR =

Faktor CMRR:

 Ad   Ac

⎛  Ad   ⎞ ⎟⎟ CMRRdB = 20 log⎜⎜ ⎝  Ac  ⎠

Ekvivalentna šema signala zajedničkog moda

V c = V b

 Z c  Z e + Z c + 2( Z i + Z iso )

Ze1=Ze2=Ze

Zc1=Zc2=Zc

2

Pretvaranje zajedničkog u diferencijalni mod Ze1=Ze+ ∆eZe; Ze2=Ze-∆eZe; Zc1=Zc-∆cZc; Zc2=Zc+∆cZc Ziso = Zi = 0

⎡ ⎤  Z c + ∆cZ c  Z c − ∆cZ c − V cd  = V b ⎢ ⎥ ⎣ Z c + ∆cZ c + Z e − ∆eZ e  Z c − ∆cZ c + Z e + ∆eZ e ⎦ CMR∆ Z  =

 Ad   Ac ∆ Z 

CMR∆ Z  =

=

V   Ad  = b V  V cd   Ad  cd  V b

 Z c

⋅

1 − ∆c 2

 Z e 2(∆c + ∆e )

Diferencijalni pojačavač

3

Karakteristike pojačanja diferencijalnog pojačavača ⎛  ⎝ 

V o = ⎜V c +

V d  ⎞

 R

4 ⎟ 2  ⎠  R3 +  R4

 R1 +  R2  R1

V   ⎞  R ⎛  − ⎜V c − d  ⎟ 2 2  ⎠ R1 ⎝ 

⎡  R4  R1 +  R2  R2 ⎤ ⎡  R4  R1 +  R2  R2 ⎤ − ⎥ + V d  ⎢ + ⎥ V o = V c ⎢ + +  R  R  R  R  R  R  R  R1 ⎦ 4 1 1 ⎦ 4 1 ⎣ 3 ⎣ 3 ⎡  R4  R1 +  R2  R2 ⎤ = − ⎥ ⎢ V  =0 + V c  R  R  R  R1 ⎦ 4 1 ⎣ 3 V  1 ⎡  R4  R1 +  R2  R2 ⎤  Ad  = o V  =0 = ⎢ + ⎥ V d  2 ⎣ R3 +  R4  R1  R1 ⎦  Ac =

V o

d 

c

CMRR =

 R4 ( R1 +  R2 ) +  R2 ( R3 +  R4 )

2[ R4 ( R1 +  R2 ) − R2 ( R3 +  R4 )]

 za  R1 =  R2 =  R3 i  R4 = 1.001 R1 CMRRdB = 66dB

Ulazna impedansa diferencijalnog pojačavača • Ulazna impedansa relativno mala • Različita ulazna impedansa na invertujućem i neinvertujućem ulazu

 Z inv =  R1  Z ninv =  R3 +  R4

4

Baferovan diferencijalni pojačavač

V 1 = V c −

V d 

2

V 2 = V c +

V d 

2

V o =

 R4  R3

(V 2 − V 1 )

Ulazni stepen sa neinv. pojačavačima

⎛   R  ⎞ ⎛   R  ⎞ V  V   R V 1 = ⎜⎜1 + 2 ⎟⎟(V c − d  ) V 2 = ⎜⎜1 + 2 ⎟⎟(V c + d  ) V o = 4 (V 2 − V 1 )  R3 2 2 ⎝   R1  ⎠ ⎝   R1  ⎠

5

Instrumentacioni pojačavač sa tri operaciona pojačavača

 I  =

V d   R1

V 1 = V c − (1 +

2 R2 V d  )  R1 2

V 2 = V c + (1 +

2 R2 V d  )  R1 2

V o =

 R4  R3

(V 2 − V 1 )

Instrumentacioni pojačavač za naizmenične signale

⎛  ⎝ 

V ′ = ⎜V c −

V   ⎞ sCR  R ⎛  2 R2  ⎞ sCR ⎛  ⎟⎟ V ′′ = ⎜V c + d  ⎟ V o = 4 ⎜⎜1 + V d  ⎟ 2  ⎠ 1 + sCR 2 1 sCR  R  R + ⎝   ⎠ 3 ⎝  1  ⎠ 1 + sCR

V d   ⎞ sCR

6

Instrumentacioni pojačavač za naizmenične signale

 I  =

V d 

1  R1 + sC 

V 1 = V c − (1 +

2 R2 V  ) d  1 2  R1 + sC 

V 2 = V c + (1 +

2 R2 V  ) d  1 2  R1 + sC 

V o =

 R4 1 + sC ( R1 + 2 R2 )  R3

1 + sCR1

V d 

Monolitni instrumentacioni pojačavači

7

Operacioni pojačavači u nelinearnom režimu rada • Komparator  • Komparator sa histerezisom

8