Warum sollte ein Diff-Verstärker erfordern, dass beide Eingänge einen Gleichstrompfad zu GND haben, um zu funktionieren?

Ich möchte eine NI PXI-6255-Datenerfassungskarte verwenden und habe im Handbuch festgestellt, dass in beiden Eingängen des (Diff-Verstärkers) ein Gleichstrompfad zur Erde erforderlich ist, damit der (Diff-Verstärker) funktioniert.

Ist dies eine übliche Designbeschränkung für die Verwendung eines Differenzverstärkers? Wenn beide Eingänge schwebend sind, sollte es dann nicht möglich sein, jeden Eingang auf die Masse des Verstärkers zu beziehen, um die Differenzspannung aufzunehmen, ohne einen Gleichstrompfad zu benötigen?

Stellen Sie sich vor, Sie haben eine Differenz von 1 Volt zwischen zwei Eingängen, die Sie messen möchten.

Erden Sie den negativsten Eingang. Der positivere Eingang liegt bei 1 Volt.

Sie schließen einen Differenzverstärker mit einer Verstärkung von 1 (in diesem Beispiel) an die beiden Eingänge an und dieser liefert einen 1-Volt-Ausgang.

Lassen Sie nun den Verstärker angeschlossen, trennen Sie jedoch die Masse vom negativen Eingang, sodass die Eingänge schwebend, aber 1 Volt voneinander entfernt sind.

Stellen Sie sich nun auf einen praktischen Hochspannungsisolator, der sich gerade in der Nähe befindet, und stellen Sie sich z. B. auf den Weg eines Strahls positiver Ionen, der zufällig vorbeizieht - so dass Ihr Potenzial relativ zur Erde kontinuierlich zunimmt.

Eingangsspannung an zwei Eingängen

Difference                --> Result    

2-1 = 1    

12 - 11 = 1    

102 - 101 = 1             --> 100 Volt common mode. Magic smoke   

1002 - 1001 = 1           --> 1000 volt common mode. Bright flash  

1,000,002 - 1,000,001 = 1 --> 1 million volts common mode. Br......  

In allen Fällen beträgt die Differenzspannung 1V.
Die nach einiger Zeit ansteigende Spannung an den Eingängen führt jedoch zu Spannungen, die interessante Ergebnisse liefern.

NB - dies ist ein echtes Problem der realen Welt, das angegangen werden muss. "Statische Elektrizität" kann leicht Tausende von Volt an einem schwebenden Eingang erzeugen.

Dieser Rat dient zur Messung von Differenzsignalen. Das Problem ist, dass selbst wenn der Verstärker eine hohe Gleichtaktunterdrückung (CMRR) aufweist, die Signale auf Masse bezogen werden müssen, selbst wenn sie einen hochohmigen Pfad haben.

Am Anfang dieses Abschnitts steht:

Es ist wichtig, die negative Leitung einer schwebenden Quelle an AI GND anzuschließen (entweder direkt oder über einen Vorspannungswiderstand). Andernfalls kann die Quelle außerhalb des maximalen Arbeitsspannungsbereichs des NI-PGIA schweben und das Datenerfassungsgerät gibt fehlerhafte Daten zurück.

Wenn die Quelle vollständig schwebt, kann die Spannung zwischen der Masse des Instruments und den Eingangssignalen zufällig hoch sein. Um zu verhindern, dass die PGIA aufgrund des Gleichtakts gesättigt wird, wird empfohlen, einen Pfad zur Erde bereitzustellen.

Hinweis

Bei Verwendung eines auf einer Leiterplatte montierten Diff-Verstärkers (oder auch eines In-Amp) ist dies im Allgemeinen nicht erforderlich, da sich die Eingangssignale und der Amp die gleiche Masse teilen.