CS214047B1

CS214047B1 - Connection of AC component amplifier signal from strain gauge bridge

Info

Publication number: CS214047B1
Application number: CS347580A
Authority: CS
Inventors: Peter Kovacik; Of The Amplifier Of Connexion
Original assignee: Peter Kovacik; Of The Amplifier Of Connexion
Priority date: 1980-05-19
Filing date: 1980-05-19
Publication date: 1982-04-09

Description

(54) Zapojení zesilovače střídavé složky signálu z tenzometrického mostu(54) Connection of the amplifier of the AC component of the strain gauge bridge signal

Vynález se týká zapojení zesilovače střídavé složky signálu z tenzometrického mostu, vhodného zejména pro polovodičové tenzometrické snímače tlaku.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to an amplifier of an AC component of a strain gauge bridge signal, particularly suitable for semiconductor strain gauge pressure transducers.

Doposud známá řešení zpracovávají střídavou složku signálu tím způsobem, že nejprve se tato složka zesílí ve střídavém zesilovači, za kterým je připojen vhodný filtr, který signál frekvenčně upraví.Toto řešeni je nevýhodné tím, že střídavý zesilovač musí mít dostatečně širokou frekvenční charakteristiku, aby neovlivňoval přenos následujícího filtru. Jakmile chceme zesilovat velmi malé signály, například vyšších frekvencí, musí mít zesilovač vysoké zesíleni a proto mohou signály nižších frekvencí, ale velké amplitudy střídavý zesilovač zahltit a znemožnit tak činnost celého zařízeni. Zařazeni filtru přímo na výstup tenzometrického mostu jo nevhodné z hlediska šumu zvláště, když chceme zesilovat velmi malé signály nižších frekvencí a nomůžeme použít pasivních filtrů. Částečně se dá tato nevýhoda odstranit tlm, že použijeme zesilovač s menším zesílením, signál z tohoto zesilovače frekvenčně upravíme a dále zesílíme. Při této metodě zpracování signálu potřebujeme tři zesilovače a rozměrné pasivní prvky jakmile zpracováváme signály nižších frekvenci.The prior art solutions process the AC component of the signal by first amplifying the component in an AC amplifier followed by a suitable filter to frequency-adjust the signal. This solution is disadvantageous in that the AC amplifier must have a sufficiently broad frequency response not to affect transmission of the following filter. If we want to amplify very small signals, such as higher frequencies, the amplifier must have a high amplification and therefore lower frequency but large amplitude signals can overwhelm the AC amplifier and make it impossible to operate the entire device. Placing the filter directly at the output of the strain gauge bridge is unsuitable in terms of noise, especially when we want to amplify very small signals at lower frequencies and use passive filters. In part, this disadvantage can be eliminated by using an amplifier with less amplification, adjusting the signal from the amplifier frequency and amplifying it further. In this method of signal processing we need three amplifiers and bulky passive elements as soon as we process lower frequency signals.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zapojeni zesilovače střídavé složky signálu z tenzometrického mostu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že první výstup tenzometrického mostu jo připojen na druhý vstup diferenčního zesilovače a druhý výstup tenzometrického mostu jo připojen na první vstup diferenčního zesilovače, který má první výstup připojen na prvni vstup regulačního diferenčního zesilovače připojený svým druhýmThe above drawbacks overcome the circuitry of the AC component of the strain gauge bridge of the present invention, wherein the first strain gauge bridge output is connected to a second differential amplifier input and the second strain gauge bridge output is connected to a first differential amplifier input having a first output connected to the first input of the control differential amplifier connected to its second

214 047214 047

214 047 vstupem na referenční svorku, přičemž výstup regulačního diferenčního zesilovače je připojen buň na zvláštní vstup diferenčního zesilovače, nebo na prvni výstup tenzometrického mostu, nebo na jeho druhý výstup a výstupní svorka je spojena buň s druhým výstupem diferenčního zesilovače, nebo s prvním výstupem tohoto diferenčního zesilovače.214 047 through an input to a reference terminal, the output of the control differential amplifier being connected to a separate differential amplifier input, or to a first strain gauge bridge output, or a second output thereof, and the output terminal connected to the second differential amplifier output or output differential amplifier.

Výhoda zapojeni podle vynálezu spočívá v tom, že vysoká zesíleni signálu z tenzometrického mostu so dosáhne jen v jednom jednosměrném diferenčním zesilovači, čímž se zlepši šumové vlastnosti celého zapojení a není zapotřebí velkých pasivních prvků na odděleni ustálené hodnoty signálu. Druhý regulační diferenční zesilovač udržuje výstupní signál z diferenčního zesilovače na hodnotě signálu na referenční svorce v ustáleném stavu tenzometrického mostu a upravuje frekvenční charakteristiku celého zapojení při zpracování střídavá složky signálu. Vhodnou frekvenční charakteristiku zapojení můžeme zaručit zejména vhodnou volbou frekvenční charakteristiky regulačního diferenčního zesilovače pro případ celkové frekvenční charakteristiky v tvaru dolní propust a vhodnou volbou frekvenční charakteristiky obou zesilovačů v tvaru pásmová propust.An advantage of the circuitry according to the invention is that the high amplification of the signal from the strain gauge bridge is achieved in only one unidirectional differential amplifier, thereby improving the noise characteristics of the whole circuitry and eliminating the need for large passive elements to isolate a stable signal value. The second control differential amplifier maintains the output signal from the differential amplifier at the reference terminal signal at a steady state strain gauge bridge and adjusts the frequency response of the entire circuit when processing the AC signal component. A suitable frequency response can be guaranteed in particular by a suitable selection of the frequency response of the control differential amplifier for the case of the overall low-pass frequency response and the appropriate selection of the band-pass frequency response of both amplifiers.

Na přiložených výkresech je znázorněno zapojení zesilovače střídavé složky signálu z tenzometrického mostu, kde na obr. 1 je jeho blokové zapojeni a na obr. 2 jeho jedno konkrétní zapojení.The accompanying drawings show the connection of the amplifier of the AC component of the signal from the strain gauge bridge, where in Fig. 1 its block connection and in Fig. 2 its particular connection.

Zapojeni zesilovače střídavé složky signálu z tenzometrického mostu je zapojeno tak, žo první výstup 4 tenzometrického mostu je připojen na druhý vstup β diferenčního zesilovače 2 a druhý výstup 5 tenzometrického mostu 1, je připojen na prvni vstup 7 diferenčního zesilovače 2, který má první výstup 9 připojen na první vstup 11 regulačního diferenčního zesilovače 3 připojený svým druhým vstupem 12 na referenční svorku 13, přičemž výstup 14 má připojen na zvláštní vstup 8 diferenčního zesilovače 2, popřípadě na prvni výstup 4 tenzometrického mostu X nebo popřípadě na jeho druhý výstup 3 a výstupní svorka ,15 jo spojena se druhým výstupem 10 diferenčního zesilovače 2, popřípadě s prvním výstupem 9 tohoto diferenčního zesilovače 2.The wiring of the AC component of the strain gauge bridge signal is connected so that the first strain gauge bridge output 4 is connected to the second input β of the differential amplifier 2 and the second strain gauge bridge output 5 is connected to the first input 7 of the differential amplifier 2 having the first output 9 connected to the first input 11 of the control differential amplifier 3 connected by its second input 12 to the reference terminal 13, the output 14 being connected to a separate input 8 of the differential amplifier 2, or to the first output 4 of the strain gauge bridge X or its second output 3 and output terminal It is connected to the second output 10 of the differential amplifier 2 or to the first output 9 of the differential amplifier 2.

Zapojení podle vynálezu umožňuje jednoduchým způsobem dosáhnout dostatečného zesíleni signálu při současně volitelné frekvenční úpravě signálu, nepotřebuje kompenzaci nulové hodnoty signálu v tenzometrickém mostu. Diferenční zesilovač 2 zesiluje signál, zatímco regulační diferenční zesilovač 3 vytváří zápornou zpětnou vazbu, která kompenzuje nežádoucí stejnosměrný signál a není proto nutno nulovat tenzometrický most 1. Přivedením signálu na tenzometrický most Jl se vytvoří rozdílový signál mezi jeho výstupy 4 a 5. Tento rozdílový signál se přenese na vstupy 6 a 7 diferenčního zesilovače 2, ve kterém so zesílí a projeví so jako signál na jeho prvním výstupu 9 různý od signálu na referenční svorce 13. Signál z prvního výstupu 9 diferenčního zesilovače 2 se přivede na první vstup 11 regulačního diferenčního zesilovače £, na jehož druhý vstup 12 je připojen referenční bod 13. Rozdílový signál, vytvořený na vstupech 11 a 12 regulačního diferenčního zesilovače 3 vytvoří signál na jeho výstupu ,14. Tento signál se přivede buň na první výstup 4 nebo na druhý výstup £ tenzometrického mostu χ a nebo na zvláštní vstup & diferenčního zesilovače ^L a kompenzuje rozdílový signál vytvořený na vstupech 4 a 5 tenzometrického mostu 1^ tak, že velikost signálu na prvním výstupu 9 diferenčního zesilovače 2 vůči referenčnímuThe circuitry according to the invention makes it possible in a simple way to obtain sufficient signal amplification with simultaneous selectable frequency adjustment of the signal; The differential amplifier 2 amplifies the signal, while the control differential amplifier 3 generates a negative feedback that compensates for the undesired DC signal and therefore it is not necessary to reset the strain gauge bridge 1. Applying the signal to the strain gauge bridge J1 creates a difference signal between its outputs 4 and 5. The signal from the first output 9 of the differential amplifier 2 is applied to the first input 11 of the control differential amplifier 2, which is amplified and manifested as a signal at its first output 9 different from the signal at the reference terminal 13. The difference signal generated at the inputs 11 and 12 of the control differential amplifier 3 produces a signal at its output 14. This signal is applied to the cell at the first output 4 or the second output £ of the strain gauge bridge χ or to the special input & of the differential amplifier ^L and compensates for the difference signal generated at the inputs 4 and 5 of the strain gauge bridge 1. the amplifier 2 against the reference

214 bodu 13 jo stojná nebo so jon velmi málo mění v ustálených stavech. Je-li frekvenční charakteristika regulačního diferenčního zesilovače 3 taková, že směrem k vyšším frekvencím Jclesá, rychlé změny signálů na prvním výstupu 8 diferenčního zesilovače 2 a tim i na výstupech 4 a 5 tenzometrického mostu 2 ⁸⁰ nepřenáší na výstup 14 regulačního diferenčního zesilovače 3 a nokompenzují změny signálu na výstupech 4 a 5 tenzometrického mostu 2· Signály generující se na výstupech 4 a 5 tenzometrického mostu 2 jsou beze změny zesilované diferenčním zesilovačem 2 a mohou být použity jako výstupní signál celého zapojeni. Propojíme-li první výstup 8 diferenčního zesilovače 2 se vstupní svorkou 15. nebo použijeme-li jako výstup druhého výstupu 10 diferenčního zesilovače 2, který spojíme s výstupní svorkou 15. ^? 214 point 13 yeah standing or so very little changes in steady state. If the frequency response of the control differential amplifier 3 is such that, towards higher frequencies Jcles, rapid signal changes at the first output 8 of the differential amplifier 2 and thus at the outputs 4 and 5 of the strain gauge bridge ⁸⁰ do not transmit to the output 14 of the control differential amplifier 3. signal changes at the strain gauge bridge outputs 4 and 5 · The signals generated at strain gauge bridge outputs 4 and 5 are amplified unchanged by the differential amplifier 2 and can be used as the output signal of the entire wiring. If we connect the first output 8 of the differential amplifier 2 to the input terminal 15. or if we use the output of the second output 10 of the differential amplifier 2, which we connect to the output terminal 15. ^?

Zapojení zesilovače střídavé složky signálu z tenzometrického mostu může usnadnit obsluhu přístroje, v němž bude použito a přispět k jeho lepši stabilitě a spolehlivosti.Connecting an AC amplifier signal from the strain gauge bridge can make it easier to operate the instrument in which it will be used and contribute to its improved stability and reliability.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Connection of the amplifier of the AC component of the signal from the strain gauge bridge, characterized by. that the first output (4) of the strain gauge bridge (1) is connected to the second input (6) of the differential amplifier (2) and the second output (5) of the strain gauge bridge (1) is connected to the first input (7) of the differential amplifier (2) having a first output (8) connected to a first input (11) of the control differential amplifier (3) connected by its second input (12) to a reference terminal (13), the output (14) of the control differential amplifier (3) being connected to either separate input (8) the differential amplifier (2), or the first output (4) of the strain gauge bridge (1) or its second output (5), while the output terminal (15) is connected to either the second output (10) of the differential amplifier (2) ) or with the first output (9) of the differential amplifier (2).