硬件特训班问题解答【57问-4】


1. 下图是仪放采集肌电信号的电路。在测试的时候,如果直接从信号发生器输出1MV 250HZ的信号出来,后面经放大后的数值正常放大,但是由于标准的要求,信号发生器的输出信号(1V 250HZ)需要经过非平衡电路衰减(1000倍)后再进入仪放,这样放大后的数据就偏大了,而且不稳定,经分析,是工频信号耦合进去了,从仪放前端能去掉工频信号吗?怎么来提高仪放的CMRR呢?

 

标准里面的要求:


A.首先针对于工频信号我们一般都是采用陷波滤波器的方式就是我们经常所说的带阻滤波器的一种,一般都是带宽比较窄主要是是消除工频的60Hz

B.针对于如何提高仪表放大器的CMRR,首先我们需要知道CMRR的定义,共模抑制比=Adif/Acm=差模增益/共模增益

C.针对于普通运放其共模增益一般为1,大家可以以反向比例运算放大器为例

 


D.针对于仪表运放,理想情况下,其共模增益为0,因为其内部一般有减法器,减法器会将共模增益变为0

E.所以首先AI仪表运放其本身对于共模噪声的抑制非常好

F.然后我们针对EKG做具体分析,首先我们人体在受到电网的交流电场作用的情况下,其会在人体上产生交流电位,而这个电位在体表各个地方均相同,为共模干扰

G.人体在和交流电场耦合其等效电路图如下:一般情况下,Cd2>>Cd1,若取Cd2=10*Cd1则Vcm=20V

 

H.由于是交流电场,所以会在C1和C2之间产生位移电流,且很难做到完全匹配,所以此时的共模信号其实就会转化成了差模干扰,而该差模干扰就会被以为是真实信号而放大


 


I.解决该问题的方法有很多,一般情况下,我们使用右腿驱动技术居多,即通过抽取输入端的共模电压的平均值,然后反相增大输出到右腿端,然后由于是反相,所以可以进一步的减少共模电压,哪怕仍然不平衡,但是共模电压总体减少了,比如说原来是20V,现在变成了5V,原来不平衡产生的差分电压为12uV,则现在就变成了3uV

 


2. 白老师:原理图设计的时候,有的人不建议初学者,使用仿真软件进行逻辑功能性验证仿真,作为初学者,我们应该怎么看待?

(1)首先单单功能仿真是分为两个层面,两个境界的:

A.首先第一个层面是基于理想化的情况下,我们不考虑太多的参数,所进行的功能性仿真,那么这一类的仿真对于初学者来说是非常合适的;比如说,我们经常说振荡电路RC振荡或者LC振荡,比如说是hartley振荡器,其实很多人就不明白其具体的工作原理,这个时候通过仿真是可以深入的了解其具体的工作机制的;又比如说全差分运放,在我们的教科书中是没有的,但是在实际的产品里面却是经常被使用到,尤其是在一些精密的设备中,全差分放大器更是司空见惯,但是很多人其实对于全差分放大器却是不甚了了,如果我们能够通过仿真就能明白其具体的工作机制以及其与普通的运放的区别等

B.我们功能性仿真还有另外一个层面,即基于对产品对元器件等深刻的认识,然后对元器件如何构建模型,如spice模型等构建方式非常了解,在这种情况下,我们需要自己构建模型或者是基于自己的应用去修正响应的参数模型最终进行的仿真,这种对于初学者来说根本就是缘木求鱼,镜花水月,所以这种情形的仿真就非常不适合初学者,反而会让你更困惑,最终陷入了此是玄学,我辈无源得见正果的猜疑。

(2)所以我们做电子的人务必要谨慎对待尤其是一些所谓的工程经验之类的,我们要学会辩证的思考


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此问答来源白老师硬件特训班答疑

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