25. Измерительные схемы
В предыдущих разделах был рассмотрен ряд методов аналоговой и цифровой обработки сигналов. Однако во многих случаях, прежде чем использовать аналоговое решающее устройство или АЦ-преобразователь, необходимо преобразовать сам электрический сигнал. Для этого требуются измерительные схемы, формирующие выходной сигнал, источник которого имеет малое внутреннее сопротивление, в виде напряжения, отсчитываемого относительно земли.
25.1. ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ
25.1.1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ИМПЕДАНСА
Чтобы измерить напряжение на выходе высокоомного источника сигнала и при этом не внести заметной погрешности, можно использовать для преобразования импеданса электрометрический усилитель (рис. 12.3). При этом нужно, однако, учитывать, что высокоомная входная линия связи очень чувствительна к емкостным наводкам Такая линия, как правило, экранируется, что приводит к большой емкостной нагрузке источника относительно общей шины (корпуса) 
При внутреннем сопротивлении источника, например, 
и емкости кабеля 
верхняя граничная частота измеряемого сигнала равна 1,6 Гц.
Другая проблема - изменения величины этой емкости во времени, вызванные, например, механическими перемещениями. Это может привести к возникновению очень большого шумового напряжения. Если на проводник подано напряжение 10 В, то из-за колебаний величины емкости порядка 1% получаются скачки напряжения до 
Для преодоления этих трудностей, т.е. для уменьшения разности потенциалов между внутренним проводником и экраном, используют электрометрический усилитель, причем экран соединяют не с корпусом, а с выходом усилителя, как показано на рис. 25.1. В этом случае влияние емкости уменьшается благодаря дифференциальному усилению операционного усилителя.
Рис. 25.1. Уменьшение емкости экрана и шумов экранирования посредством привязки потенциала экрану к измеряемому потенциалу.
Емкостные шумы значительно сокращаются, поскольку теперь разность потенциалов между проводниками определяется лишь напряжением смещения операционного усилителя.
Увеличение диапазона управляемого напряжения
Максимально допустимое напряжение питания выпускаемых операционных усилителей составляет 
Поэтому диапазон управляемого напряжения ограничивается 
Это ограничение снимается, если для подачи напряжения питания на операционный усилитель ввести специальную (бутстрепную) связь с выходным потенциалом. Для этого служат оба эмиттерных повторителя, показанные на рис. 25.2. С их помощью разности потенциалов 
стабилизируются на значении 
Благодаря стабильности источника постоянного тока и малому выходному сопротивлению эмиттерных повторителей диапазон управляемых напряжений возрастает.
Рис. 25.2. Повторитель напряжения для высокого входного напряжения.
