Convertidor diferencial a unipolar

Originalmente, quería configurar un circuito de trazado de curva simple para medir las características de un BJT que recuperé. Este circuito opera midiendo el voltaje y la corriente a través del transistor para diferentes voltajes aplicados en la base y el colector. Para esto, encontré un tutorial simple que usa el mismo osciloscopio USB que tengo ( https://www.instructables.com/id/Semiconductor-Curve-Tracer-With-the-Analog-Discove/). El problema surgió al intentar implementar el circuito en la protoboard; Descubrí que su circuito mide el voltaje diferencial a través de la resistencia del colector para determinar la corriente. Esto no habría sido un problema para mí hasta que conecté (más bien de forma permanente) un adaptador de sonda BNC a mi osciloscopio USB, que une las entradas negativas de todas las sondas BNC. Entonces, como un remedio simple, pensé que podría construir un convertidor diferencial a un solo extremo para evitar el problema de los bucles de tierra en mis sondas.

Para obtener aún más antecedentes, hice una búsqueda rápida en Google de los términos 'convertidor diferencial a de un solo extremo' y me dio este artículo como resultado principal ( https://www.analog.com/en/analog-dialogue/raqs /raq-issue-145.html ). En mi prisa por llegar a mi proyecto principal, armé este circuito en una placa de prueba.

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Mis resultados fueron decentemente precisos para las señales diferenciales, pero descubrí que las señales de modo común no estaban completamente atenuadas.

prueba de señal de modo común

Genial, así que supongo que esto tiene algo que ver con las no idealidades de los amplificadores operacionales. Luego me puse a pensar en lo que sé sobre los circuitos, y me di cuenta de que un OPAMP es esencialmente un convertidor diferencial a un solo extremo en sí mismo. Rápidamente encontré un circuito de 'amplificador diferencial' que esencialmente lograría lo mismo con solo un opamp ( https://www.electronicshub.org/ differential-amplifier/ ).

Así que mi pregunta (finalmente) es, ¿qué ventajas ofrece el circuito de amplificador operacional dual frente a la solución de amplificador operacional único? Además, ¿sería mejor cualquiera de los dos para la medición de corriente simple (casi CC)? gracias de antemano

Respuestas (1)

La relación de rechazo de modo común (CMRR) está limitada por muchas cosas. Espero que en su caso la tolerancia de las resistencias sea el principal problema.

Para obtener un rechazo de 40dB en modo común, la ganancia de cada una de las dos señales de entrada debe ser la misma dentro del 1%. Esto requiere resistencias de tolerancia estrecha y, para señales dinámicas, incluso las capacitancias deben coincidir.

El circuito que está utilizando actualmente tiene la misma impedancia de entrada en cada lado, el circuito opamp único tiene una impedancia de entrada diferente, por lo que cualquier impedancia de fuente provocará la presencia de un voltaje de modo común.

El amplificador diferencial clásico en realidad usa 3 amplificadores y, a menudo, se lo llama amplificador de instrumentación. Tiene una impedancia de entrada infinita (teóricamente).ingrese la descripción de la imagen aquí

Es posible obtener una alta impedancia de entrada con 2 amplificadores con este arreglo:ingrese la descripción de la imagen aquí

Con todas las variaciones, no solo debe tener en cuenta el equilibrio que puede afectar el CMRR, sino también el valor absoluto del voltaje de modo común. Si hay demasiado, uno de los amplificadores podría exceder su capacidad antes de que la salida alcance su límite.

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