فهم المكبرات المختلفة في دائرة الاستشعار الدقيق

إن تقلص الإشارات النظيفـة والممكنة الاستخدام من أجهزة الاستشعار الحديثة هو أحد أكثر التحديات استمرارا في أجهزة الضبط الالكترونية، وما إذا كان جهاز الاستشعار هو جهاز لرصد درجة حرارة الفرن، أو جهاز قياس متداخل للسيارات يربط بين مركب مثبت، أو مقاوم للاضطرابات في الوقت الراهن في محرك، فإن البيئة الكهربائية نادرا ما تكون هادئة، إذ أن طول الكابلات يؤدي إلى اختلالات في شكل متغيرات في الشكل الكهلي.

دور رفض الطلب المشترك

[[FT] differential amplifier produce an output voltage proportional to the difference between two input signals while ideally ignoring any voltage that is common to both terminals. If V[FLT:]IN+[FLT:

ويحدّد مركز البحوث الزراعية بصورة مباشرة من حجم الإشارة غير المرغوب فيها التي تظهر كخطأ فاصل زائف في الناتج، وفي نظام استشعار عملي، لا يقتصر على عدد البيانات - بل يتدهور بسبب اختلال التوازن في مصادر المصدر، وعدم التطابق في الأداء، واختلاف أجهزة تحديد المسارات المطبوعة، وعدم التماثل في استخدام أجهزة التصوير المفاجئ، وعدم القدرة على إحداث تغيير في مستويات القدرة على إحداث الاحتياطات.

لماذا تتطلب نظم الاستشعار تضخيماً مختلفاً

فالأجهزة التي تنتج عادةً كمية صغيرة من الفولط المميز تُفوق مستوى قياسات كبيرة، وغالباً ما تكون متقلبة، وجهاز استشعار لضغط جسر القمح، مثلاً، ينتج ناتجاً مختلفاً عن بضعة مليفولات لكل مجموعة من أنواع الإثارة، ولكن محطات قياس الإنتاج قد تكون قريبة من نصف حجم العرض، وعندما يُنتج عن ذلك تقلص مستوى الضغط في مرحلة العرض المشتركة.

مشكلة اللوبي الأرضية

وتتكون الحلقات الأرضية عندما تكون مشاربتان أو أكثر من الدوائر التي تكون ذات الإمكانات ذات الصلة بمسارات متعددة، مما يخلق حلقة مغلقة تتدفق فيها تيارات متفرقة، وفي قياس واحد، تولد هذه التيارات قطرات فولطية عبر مقاومة متمايزة للربط بين الأسلاك ومركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، وتحقن الأخطاء مباشرة في مسار الإشارة، ويكسر القياس التفاضلي حلقة الاستشهاد بالإشارة إلى الأرض المجس.

التفاضليات الأساسية وتجارة هذه المواضيع

جهاز الدمج الأربع

ويستخدم التفاضل البسيط في المرحلة التشغيلية المفردة مع أربعة مقاومين للدقات في تشكيلة جسر، ووظيفة النقل هي VOUT = (R2 RFpl) / /// V1) التي تضاهي نسب المقاومة: R1 = R3 و R2 = R4.

أوجه القوة والحدود في النهج المتباين

وينجح المضخم الوحيد المدمج في المفاعلات في حالة وجود نقص في الناتج منخفض ومتوازن، وتتواضع متطلبات الكسب، ويصبح معيار القدرة على الكسب أقل من 80 دي بي مقبولاً، ويستخدم على نطاق واسع في تطبيقات التكتل الحالية مع مقاومات الشلن حيث يكون الازدحام في المصدر صفراً في الأساس، أما بالنسبة للطلبات التي تتطلب قدراً كبيراً من المدخلات أو معياراً للاختبار في إطار نظام CMR00 فهو أداة مقاومة المشابهة.

جهاز التوسيع من ثلاث عمليات

ويُعد معيار الصناعة في مجال قياس أجهزة الاستشعار الدقيقة المضخمة من ثلاث محركات وأجهزة مدمجة، ويُعدّ مضختان غير مقصودة للمضخات، وهما يوفران مدخلات عالية ومتطابقة للغاية، بينما يُستعان بمجموعات ثالثة من أجهزة الاستنشاق المُعدلة، ويُعدّ الغنائيان بمقاومة خارجية واحدة، ويُعدّل في المقام الأول.

How the three-Op-Amp Architecture Achieves High CMRR

والمفتاح الذي يكتنف تصميم ثلاثة محركات هو أن عوازل المدخلات تُشكل بشبكات مضامين متطابقة، وتتقاسم نفس الفولطية المشتركة، وأي عنصر من عناصر النظام الموحد في المدخلات يبدو على قدم المساواة في نواتج الحاجتين، وبالتالي فإن مرحلة الاختلاف تُستبدل بها، ويُحدد المكسب المتفاوت كلياً من قبل RG، في حين لا تزال الوظائف المشتركة المربحة

أجهزة لتمييز كامل لسائقي شركة ADC

وكثيرا ما تتضمن البلدان النامية الحديثة ذات الارتفاع الشديد في الاستبانة، والبلدان المتقدمة النمو المتعاقبة مدخلات مختلفة تستفيد من سائق متمايز تماما، وينتج هذا الكم الهائل ناتجا إيجابيا وسلبيا يتعلق بمرجع مشترك، ويوفر ضعف النطاق الدينامي لحجم معين من الفولط العرضي، ويلغي قياسات التجانس المتساوي، وتُستخدم هذه الأجهزة على النحو الأمثل لفرض نظامي الاختراق المسبقين في إنتاج البلدان المتقدمة النمو.

معايير التصميم الحرجة وتجارة المنتجات العملية

Input Impedance and Bias Current Effects

ومن ثم فإن ارتفاع المدخلات التي تُنتجها أجهزة الاستشعار التي تواجه مقاومة كبيرة في الإنتاج، مثل أجهزة الاستنشاق بالبروفينات، ومنتجات الفطائر المُعدية، وأجهزة التفريغ العالية التبسيط، التي تُنتج عن وجود مصادر عالية التخصيب، والتي تؤدي إلى إحداث ارتفاع في حجم المحركات التي تُعدّل من مصادر الارتداد، مما يؤدي إلى زيادة حجم الازدياد في حجم المحركات.

مصادر في سلسلة الإشارات

وكل مقاوم يسهم في الضجيج الفولطي والضوضاء الحالية، ويساهم في الضوضاء الحرارية، وفي تطبيقات الاستشعار المنخفضة المستوى، يجب أن تظل الضوضاء الإجمالية التي يُشار إليها بالمدخلات أقل بكثير من أصغر إشارة الاهتمام، وفي مرحلة متمايزة، يكون ارتفاع الضوضاء أعلى من زيادة الإشارات بالنسبة لبعض التشكيلات، ولذلك يجب أن يتضمن تحليل الضجيج زيادة الضجيج في أعلى من المستوى.

مهرجان المجاعة والدرجة المميتة

إن مكسب الدقائق يتطلب مقاومات مستقرة ومطابقة، وبالنسبة للتصميمات المتنافرة، وشبكات المقاومة التي لها نسبة ضيقة (0.01 في المائة أو أفضل) ومعامل درجة حرارة منخفضة لتتبع المقاومة (مثلاً، 2 جزء من المليون لكل درجة مئوية) هي عوامل أساسية، حيث تُحدّد أجهزة القياس المتكاملة الخطأ في قياس درجة الحرارة، وتُمكن التنبؤ بها عبر نطاق درجات الحرارة التشغيلية.

التنفيذ العملي واختيار العناصر

اختيار المكبر الصحيح للمستشعر

(أ) اختيار مضخم ذي نطاق واسع ومعدل صافٍ وصوت ضوئي لمدى الترددات المُستشعرة، و بالنسبة للمستشعرات المنخفضة التردد مثل مقياس الوزن ودرجة الحرارة، وجهاز رصد مُصفّح من طراز (LT) مثل [مقياس الترددات المتوسطة]

شبكات المفرزة للمواءمة الدقيقة

وتمثل مطابقة العينات أهم عامل واحد لتحقيق ارتفاع معدل الارتداد في معامل التفرق في القيمة المضافة، حيث لا يزال 0.1 في المائة من المقاومين من نفس الرف يظهرون سلوكاً مستقلاً في درجة الحرارة، مما يؤدي إلى تدهور مستوى الأشعة السينية مع تغيرات في درجات الحرارة، وتوفر شبكة مقاومة احتكارية مثل LT5400 أربعة مقاومين على مستوى فرعي واحد، مع نسبة 0.01 في المائة من التطابق مع نسبة التحلل الحراري ونسبة المئوية من درجات الحرارة

PCB Layout for Low Noise and High CMRR

ولا يكتسي العيون أهمية كبيرة في تصميم مضخم متمايز، ولا يُعتبر وجود آثار متماثلة للمدخلات، أو أقل من ذلك عملياً، لتقليل اختلالات خط العرض والاختلال في المحركات، وضبط الأزواج المختلطين على أساس وجود خط أساس ثابت، وتجنب وجود خط مضاعفات رقمية عالية السرعة من المحركات أو تحويل مسارات كهربائية موازية لمدخلات أجهزة الاستشعار.

عدم التماثل غير قابل للتفاوض

وأي تناقض في التصميم المادي لمساري المدخلات يخلق تماثلاً في التكتم الطفيلي والاختطاف، مما يحول إشارات موحدة إلى أخطاء متمايزة في ترددات عالية، وتشمل المبادئ التوجيهية الأساسية التوفيق بين طول كل أثر من المدخلات، ووضع المقاومين للارتدادات في مسافات متطابقة من المدخلات المتضخمة، وضمان أن تكون الاتصالات الأرضية للمكسبات الخارجية متوافقة مع المرادفات.

Input Filtering for EMI and RFI Protection

وعادة ما يلتقط الحساسات في البيئات الصناعية تدخل الترددات اللاسلكية الذي يمكن تصحيحه من خلال مرحلة المدخلات التي يقوم بها المضخم، مما يؤدي إلى خطأ في موازاة العاصمة يمتد إلى القوام الميداني لمحطة الترددات، ويضيف مرشحا متمايزا في شكل مضخم، وهو أمر أساسي لعملية قوية، ويتكون المرشح النموذجي من تداخل في الحركة العامة يتبعه مقياس ضوئي متغير وسلسلات مقاومة منخفضة.

أساليب المحاكاة والاختبار

وقبل الالتزام بنموذج أولي، حفز سلسلة الإشارات الكاملة في نظام الاتصالات السلكية واللاسلكية مع نماذج واقعية للعناصر تشمل القدرة الطفيلية والتحفيز، وتُجري عمليات محاكاة من طراز مونت كارلو لمعرفة مدى تأثير التسامح مع نظام الإبلاغ الموحد، والخطأ في الكسب، وقابلة الفول، وتطبيق مسح للكميات الاصطناعية المشتركة، ومراقبة انحراف الإنتاج؛ ويكشف هذا عن النماذج الافتراضية الفعالة للنموذج المكوني للنموذج المصمم.

اختبارات التصويب في المختبر عن طريق ربط كل من المدخلات المضخمة بمصدر الاشارات نفسه وقياس حجم الناتج، ودفع الفولط العادي بموجة صامتة عند تردد الاهتمام، وعادة 50 هرتز أو 60 هرتز للتركيب، وتصل إلى عدة كيلوهرتز لبيئة الإمداد بالطاقة، ومقاييس حجم الناتج

المشاكل التي تواجه حل المشاكل التفاضلية المشتركة

فعندما يظهر مضخم متمايز سوءاً في نظام تقييم المخاطر قبل الترحيل، فإن مقاوماً للفحص يضاهي أولاً، وحتى عشرة من المئوي من المضلل يمكن أن يحد من معدل الارتفاع في معدل الارتفاع في مستوى الترددات إلى 60 درناً أو أسوأ، وإذا كان الناتج يفحص القدرة على التحلل المقطعي المكثف في المراحل العالية من الغازات، فإن وجود حد أدنى من الترددات في نطاق الترددات المرتدة يثبطتثبطأة يثبطت

وكثيرا ما ينشأ عدم الاستقرار في مضخة متمايزة عن تحميل الإنتاج أو من القدرة الطفيلية عند عقد المدخلات اللافضة، مما يؤدي إلى زيادة مقاومة العزلة بين ناتج المضخم والحمولة المصابة إلى هامش المرحلة، أما بالنسبة للتشكيل غير المحسوب، فإن القدرة على تحمل عبء العمل بين هامش العرض المتزامن، فإن ذلك يمكن أن يؤدي إلى إحداث أثر في شبكة التغذية المرتدة.

التطبيقات عبر الصناعة والتصحح

وفي مجال التشغيل الآلي الصناعي، فإن الإشارات المتفاوتة في أجهزة الاستنشاق بالبطاقات، وأجهزة الإرسال بالضغط، وأجهزة الكشف عن درجات الحرارة المقاومة، تغذيتها بـ 4 إلى 20 ملليمتر أو أجهزة تحويل ذات ترددات عالية الصنع، وتزيد من العزلة التي تستخدمها أجهزة الاستشعار بالبطارية ذات الصبغة المغناطيسية، وتزيد من نسبة العزلة في أجهزة الاستنشاق ذات الترددات العالية، وتُعدُّل.

مقارنة المعمارات المختلفة والأركان الأحادية

و عندما تكون المضخة الوحيدة ذات النطاقات البسيطه و أقل تكلفة يمكن أن ترفض الضوضاء الشائعة فقط عندما تشير الإشارة إلى نفس الأرض التي يطابقها نظام القياس

خاتمة

إن تطبيق مضخم متفاوت لاستخراج إشارات دقيقة للمستشعرات يتطلب اهتماماً دقيقاً لمضاهاة المكونات، ومسارات التحيُّز في المدخلات، والطوابق الطفيلية، والدرع، وعندما تدار هذه العوامل بشكل صحيح، فإن النتيجة هي وجود ترابط قوي بين أجهزة الاستشعار التي تستخرج إشارات على مستوى الميكروفولت من بيئات كهربائية شديدة الخطورة، مع وجود أدنى قدر من الخطأ، والخيار بين الاختلاف المتفاوت في تصميم الترددات في تحديد النطاق الترددية.