压电信号采集中放大电路前置级的设计
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2 前置放大电路的改进
提出的前置放大电路的改进方案如图2所示。从仪用放大器两等值外接电阻RG的中间引出一路信号，其值为(VI1+VI2)／2，刚好是输入压电信号源的共模成分；首先让其通过普通运放A4组成的电压跟随器，电压关系如式(1)，其作用是与仪用放大器隔离，起保护作用；然后，对其进行反相放大，通过运放A5组成反相积分电路来实现，输入输出关系见式(2)；最后，将反相放大的共模信号，通过一个限流保护电阻R12加到共模点VR。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/187463.htm
以上电路改进的本质是：实现了输入信号共模成分的电压并联负反馈。与图1(c)方案相比，由于采用了负反馈，从而会起到更快速地衰减共模干扰的作用。图1中3种接法信号经过仪放中A1和A2后，若共模信号的放大倍数是1；采用图2的负反馈电路后，共模信号经过仪放中A1和A2后放大倍数为1／(1+|F|)，F为负反馈放大倍数，F越大，则共模抑制能力越强。
需要注意的是，本方案抑制的是共模干扰，如果由于电路电缆不对称等因素造成共模信号转化为差模信号，则本方案也无能为力。因此，在电路实现时要考虑电路的对称性问题，尽量使电路对称，选择高精度的电阻和高质量的运放。
3 实验及结果
本实验采用常见的振动压电传感器，传感器通过双芯屏蔽电缆和仪用放大器相连。仪用放大器采用INA114，其是一款通用高精度仪用放大器，在增益为1 000时，其共模抑制比高达115 dB，输入阻抗高达1010Ω。普通运算放大器A4、A5使用TL081，其是一款低噪声低温漂且使用较为广泛的运放。RG选取千分之一精度的阻值为2．2 kΩ的电阻。可计算出仪放增益为G=12．36。另外，R11=10 kΩ，R12=200 kΩ，C11=1 nF，R=200 kΩ。
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