Перейти к содержанию

RTI и RTO — приведение ко входу и к выходу

В даташите инструментального усилителя смещение указано двумя числами — входное и выходное, — и рядом пометки RTI или RTO. Чтобы сравнить усилители и сложить ошибки, их нужно привести к одной точке схемы.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

RTI (referred to input, приведённая ко входу) и RTO (referred to output, приведённая к выходу) — пометки, которые говорят, к какой точке усилителя пересчитана погрешность: смещение, дрейф или шум. RTO — ошибка, которую видно на выходе. RTI — та же ошибка, делённая на усиление, то есть эквивалентный сигнал на входе идеального усилителя, который дал бы на выходе такую же ошибку. Пересчёт простой: RTO = G · RTI. Термины особенно важны для инструментальных усилителей, у которых усиление меняется в тысячи раз.

Смещение из двух частей

У инструментального усилителя на трёх ОУ смещение входного каскада усиливается вместе с сигналом, а смещение выходного вычитателя на выход попадает почти без усиления. Поэтому в даташитах его указывают двумя слагаемыми и сводят ко входу по формуле AD620 (табл. 2):

Uсм.RTI=UOSI+UOSOG.U_\text{см.RTI} = U_\text{OSI} + \frac{U_\text{OSO}}{G}.

TI у INA128 пишет то же одной строкой: для марок P и U предел ±50 ± 500/G мкВ, а типовое значение зависит от фабрики — ±10 ± 100/G или ±20 ± 50/G мкВ (разд. 6.5). Наш расчёт для INA128P: при G = 100 предельное смещение, приведённое ко входу, — 50 + 500/100 = 55 мкВ, на выходе это 5,5 мВ; при G = 1 — 550 мкВ и на входе, и на выходе. С ростом усиления остаётся только первое слагаемое — смещение входного каскада.

Шум

Так же складывают шум, только как независимые величины — квадратично. Для AD620 (табл. 2):

eRTI=eni2+(enoG)2.e_\text{RTI} = \sqrt{e_{ni}^2 + \left( \frac{e_{no}}{G} \right)^2}.

Наш расчёт по типовым значениям 9 и 72 нВ/√Гц: при G = 1 плотность шума, приведённая ко входу, — около 72,6 нВ/√Гц, при G = 10 — около 11,5, при G = 100 — около 9,0 нВ/√Гц. Это типовые значения, не гарантированные.

Где это пригодится

Приведение к одной точке — первый шаг бюджета погрешностей: ошибки датчика, усилителя и АЦП можно складывать, только если они выражены в одних и тех же единицах и в одной точке схемы. Калькулятор инструментального усилителя считает погрешность именно ко входу. Не путать с шумовым усилением ОУ: это коэффициент, с которым шум и смещение входа ОУ попадают на выход, — и он может отличаться от усиления сигнала.

Частые вопросы

Как перевести RTI в RTO?

Умножить на усиление: ошибка на выходе равна ошибке, приведённой ко входу, умноженной на G. Обратный пересчёт — деление на G. Поэтому выходное смещение VOSO в формуле AD620 делится на G: при пересчёте ко входу его вклад падает с ростом усиления.

Почему смещение указано двумя числами?

В инструментальном усилителе есть два источника: входной каскад, чьё смещение усиливается вместе с сигналом, и выходной вычитатель, чьё смещение на выход попадает без усиления. ADI записывает итог как VOSI + VOSO/G, TI у INA128 — как одно выражение вида ±50 ± 500/G мкВ.

Зачем всё приводить ко входу?

Чтобы сравнивать ошибку с самим сигналом. Если тензомост даёт 10 мВ на полной шкале, смещение 55 мкВ RTI сразу читается как 0,55 % шкалы, независимо от того, какое усиление выбрано. По той же причине в бюджете погрешностей все составляющие сводят к одной точке.

Источники

  1. Analog Devices. AD620 Low Cost Low Power Instrumentation Amplifier, Rev. H — табл. 2 — Total RTI Error = VOSI + VOSO/G; входное смещение VOSI 30 тип. / 125 макс. мкВ (AD620A), выходное VOSO 400 тип. / 1000 макс. мкВ при ±15 В; шум: Total RTI Noise = √(eni² + (eno/G)²), eni 9 тип. / 13 макс. нВ/√Гц, eno 72 тип. / 100 макс. нВ/√Гц на 1 кГц
  2. Texas Instruments. INA128, INA129 Precision, Low-Power Instrumentation Amplifiers, SBOS051G — разд. 6.5 — смещение (RTI) INA12xP/U: ±10 ± 100/G тип. (CSO SHE) или ±20 ± 50/G тип. (CSO FRE), ±50 ± 500/G макс. мкВ; INA12xPA/UA: ±25 ± 100/G тип., ±125 ± 1000/G макс. мкВ; дрейф смещения (RTI) ±0,2 ± 2/G тип.
  3. Analog Devices. A Designer's Guide to Instrumentation Amplifiers, 3rd ed., 2006 — с. 5-10…5-11 — определения ошибок, приведённых ко входу и к выходу, связь через усиление; с. 5-12 и A-4 — пример AD620A при G = 10

Нашли ошибку?

Смотрите также