ЖУРНАЛ «СТА» №1/2008

базе инструментального дифференци- ального усилителя с большим коэффи- циентом подавления синфазного сиг- нала. Неидеальность дифференциальных приемников заключается в том, что на- ряду с дифференциальным сигналом на выход приемника попадает и ослаб- ленный синфазный сигнал. Коэффи- циент передачи синфазного сигнала меньше, чем дифференциального, в некоторое число раз, которое называ- ется коэффициентом ослабления син- фазного сигнала K CMRR . Коэффициент ослабления синфазного сигнала зави- сит от частоты. Наибольший интерес для систем промышленной автомати- зации представляет коэффициент по- давления синфазного сигнала с часто- той 50 Гц, который появляется как эле- ктромагнитная наводка от электричес- кой сети 220/380 В. Напряжение на выходе дифферен- циального приемника сигнала (рис. 2 б) можно записать в виде: V 0 = K 0 ( V 1 – V 2 ) + K CMRR V c (1) Здесь V c = ( V 1 + V 2 )/2 — синфазное напряжение, K 0 — дифференциальный коэффи- циент усиления. Следует отметить, что дифференци- альный приемник не может быть по- лучен с помощью двух одиночных приемников сигнала путем простого вычитания сигналов на их выходах (рис. 3). Предположим, что мы используем два усилителя с одиночным входом, например, два канала из многоканаль- ной платы ввода с одиночными входа- ми, и хотим выделить дифференциаль- ный сигнал путем вычитания двух на- пряжений V 1 и V 2 . Описанная ситуация схематично изображена на рис. 3. Для этой схемы можно записать: V 0 = K 1 V 1 – K 2 V 2 (2) В идеальном случае, когда K 1 = K 2 = K 0 , действительно получим дифференци- альный приемник сигнала: V 0 = K 0 ( V 1 – V 2 ) Однако на самом деле коэффициен- ты усиления приемников отличаются от идеального значения K 0 на величину относительной погрешности γ : γ 1 = ( K 1 – K 0 )/ K 0 , γ 2 = ( K 0 – K 2 )/ K 0 (3) Эта погрешность включает в себя инструментальную погрешность при- емников, напряжение смещения нуля, шумы электронных приборов и т. д. Примем по методу «наихудшего слу- чая» (здесь — случай максимальной погрешности на выходе), что эти по- грешности равны между собой, но про- тивоположны по знаку и обе равны γ по абсолютной величине. Тогда, пере- писывая выражения (3) в виде K 1 = (1 + γ ) K 0 , K 2 = (1 — γ ) K 0 и подставляя эти значения в (2), полу- чим: V 0 = K 0 ( V 1 – V 2 ) + 2 γ K 0 V c (4) Здесь V c = ( V 1 + V 2 )/2 — величина синфазного сигнала (по определению). Следовательно, относительная по- грешность приведенной к выходу уси- лителя измеряемой величины К 0 ( V 1 – V 2 ), обусловленная влиянием синфаз- ного сигнала, будет равна γ c = 2 γ V c /( V 1 – V 2 ) (5) Таким образом, в схеме на рис. 3 сумма погрешностей усилителей с оди- ночным входом (2 γ ) умножается на от- ношение величины синфазного сигна- ла к дифференциальному. При измере- нии сигналов термопар и других датчи- ков это отношение может достигать не- скольких порядков. Поэтому погреш- ность измерения дифференциального сигнала таким методом будет также на несколько порядков больше. Рассмот- рим пример. Предположим, что требу- ется получить дифференциальный сиг- нал с разрешающей способностью 12 бит, то есть с отношением сигнала к погрешности, равным 4096 (полагаем допустимую погрешность равной 1 младшему значащему разряду — МЗР). Предположим также, что по- грешность полностью определяется 69 СТА 1/2001 www.cta.ru В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е Р А V 2 V 1 K 1 K 2 V 0 Рис. 3. Иллюстрация того, как нельзя строить усилители с дифференциальным входом Кабельные вводы и сальники · Предназначены для фиксации кабелей, вводимых в электротехнические корпуса и клеммные коробки, с обеспечением полной герметичности · Материал: полиамид/латунь · Прокладки: неопрен · Обеспечиваемая степень защиты: до IP68 при давлении до 5 атмосфер , полностью пылевлагонепроницаемые · Температурный диапазон: – 40…+100°С , кратковременно допускается +120°С · Не содержат токсичных компонентов · Поставляется взрывозащищенное исполнение от ведущего производителя этой продукции Пластиковые кабельные вводы Герметичные латунные кабельные вводы # 141