تصميم متحول من فولتاج إلى فولتاج مع ارتفاع خطي معدات المعايرة

مقاييس الأداء الحرجة للمحررين من المعايرة

ويتطلب تحديد محول عالي الخط فهم مقاييس الأداء التي تهم معظمها في تطبيقات المعايرة، ويجب على المهندسين أن ينظروا إلى أبعد من القيم القياسية لصحيفة البيانات وأن ينظروا في المعايير الفرعية التي تحدد سلوك العالم الحقيقي.

عدم التحيز المتكامل

ويمثل المعهد الوطني للتحرير الحد الأقصى لانحراف منحنى النقل الفعلي من أفضل صفات مستقيمة، الذي يُعبَّر عنه عادة في الصفوف الملونة بكامل النطاق، وبالنسبة للمحول الذي يبلغ 10 درجات مئوية، يقابله انحراف قدره 10 ميكروفونات.

عدم التحيز التفاضلي (DNL)

وتصف DNL اتساق خطوات النواتج عند تغيير المدخلات، وفي حلقات المعايرة التي تشمل المحولات الرقمية إلى المولدات أو المحولات المشابهة إلى الأرقام، يمكن أن تتسبب أخطاء DNL في فقدان الرموز أو خطوات قياس كمية غير موحدة، مما يؤدي إلى أخطاء قياس منهجية.

Gin Error and Drift

والخطأ في الغلة هو انحراف الكسب الفعلي عن القيمة المقصودة، فالانجراف، الذي أُعرب عنه في الصفوف الصفراء/الدرجة الأولى من العمر، يصف كيف يتغير الكسب مع درجة الحرارة، والمقاومة الدقيقة ذات معامل درجة حرارة منخفضة من المقاومة، والتطابق الدقيق للنسبة، أمران أساسيان للتقليل إلى أدنى حد من هذه الأخطاء، وبالنسبة لتطبيقات المعايرة، فإن الكسب غير المستقر إلى ما دون 1 جزء من المليون/سدئين هو نموذجي، مع تصميمات العالية التي تحقق درجة أعلى من 0.1 جزء من المليون/س.

(أير) و(دريفت)

الخطأ العرضي هو تطاير الناتج المتبقي عندما يكون المدخل صفراً، فالإنجراف المهجور، المقيس بميكروف/س أو بمقياس حراري/س، يصف كيف يتغير هذا الخطأ بدرجة حرارة، ويمكن للمضخمات العاملة التي تُقابلها بالبطاقات الآلية أو المروحية أن تحقق معادلة الانجرافات دون 10 درجات حرارية/س، مما يؤدي إلى إزالة هذا المصدر من الخطأ بصورة فعالة.

نسبة رفض الطلب المشترك

في العديد من المُخططات المُعيّنة، إشارة الإدخال مختلفة أو العائمة، يُعتبر أنّ (سي إم آر) يُعدّل قدرة المُحولة على رفض الفولّات الشائعة،

الأداء الضئيل

ويجب أن يكون الحد الأدنى للضوضاء في المحول منخفضاً بما يكفي للسماح بحل دون المستوى الأقصى، وبالنسبة لمراكز العاصمة، فإن كثافة الضوضاء التي تقل عن 10 أرقام ///////////////////ضوضاء متكاملة تقل عن 1 ميكروغرام _RMS] على نطاق الاهتمام هي متطلبات نموذجية.

مبادئ التصميم الأساسية للخط المعملي - العالمي

ويتطلب تحقيق التسلسل المفرط الذي تتطلبه تطبيقات المعايرة اتباع نهج منضبط في كل جانب من جوانب تصميم الدوائر، وتشكل المبادئ التالية أساس محول موثوق به وذو أداء رفيع.

اختيار المبلِّغ التشغيلي

(أ) أن عملية الاختراق في إطار نظام (إتش بي) هي العنصر الرئيسي في معظم المحولات الفولطية إلى الفولطية، أما بالنسبة للأداء على مستوى المعايرة، فلا بد أن تُظهر عملية الاختناق المفتوحة أكثر من 130 دي بي، حيث أن الربح النهائي يسهم بشكل مباشر في عدم التكتل من خلال التأثيرات على مستوى الكبريت.

Resistor Networks and Ratio Matching

في المحولات المزودة بأجهزة مضخة، فإن المقاومين المجازين والمقاومين للكسب يحددون بدقة أكبر ودرجة أعلى من أي عنصر آخر، وقيم المقاومة المطلقة أقل أهمية من مضاهاة المقاييس وتتبع درجات الحرارة، ونادرا ما تكون المقاومات المتميزة، حتى أنواع الختان، كافية للأداء على مستوى المليون.

هيكل الإمداد بالكهرباء والفصل

وتتفاوتات الإمداد بالطاقة من خلال نسبة رفض الإمداد المحدود بالطاقة، وتبدو المحولات ذات الخط العالي مواد نظيفة ومحكمة التنظيم، وتواجه أجهزة التحكم ذات القدرة المنخفضة على إحداث ارتفاع في معدلات التراكم، وتتحول إلى ترددات ذات ترددات منخفضة، وتقترن بحواجز محسوبة ومراحل متعددة من أجهزة التصفيق، وتخلق بيئة انقلاب نظيفة، وتنتج عن ذلك التقلبات في درجة الحرارة العائمة(100).

PCB العيون ونزاهة الإشارة

فالترتيب المادي للعناصر على اللوحة المطبوعة يؤثر مباشرة على التسلسل، إذ أن الخيوط التي تحوم حول مدخلات عالية التبسيط تقلل من التسرب الذي يظهر على نحو آخر كخطأ معاكس، كما أن مسارات الإشارات القصيرة والمباشرة تقلل من القدرة على التكرار والتخصيب التي يمكن أن تسبب أخطاء تعتمد على الترددات، كما أن الطائرات الأرضية التي تُحدث مساراً للإشارة المولدة تُدرِع وتُعتبر التدرجات المُ هي الأخرى.

:: السيركات: مواضيع لتحسين التسلسل

ويؤثر اختيار طب التضاريس على درجة التسلسل القابل للتحقيق وعلى طبيعة مصادر الخطأ، وفي حين أن المضخم البسيط الذي لا يُستشف قد يكفي للدقة المعتدلة، فإن محولي المعايرة يستعملون عادة هياكل أكثر تطورا.

النهج المُضَرِّد

جهاز مضخم ثلاثي الأبعاد هو كتلة كلاسيكية عالية الخط، ومدخلاته المتمايزة ترفض الضجيج الشائع، ومكسبه مقاوم خارجي واحد، يبسط المعايرة، ولكن حتى أفضل أجهزة التصفيق لديها عدم تفصيلي من أخطاء في المقاومة الداخلية(12).

المبلِّغ الدقيق

وعندما تكون المدخلات غير محددة أو عندما تكون سلسلة الإشارات البسيطة مقبولة، فإن المضخة المميزة الدقيقة التي تم بناؤها من مقاوم واحد وأربعة مقاومين متطابقين توفر أيضاً تسلسلاً ممتازاً، ومفتاحاً لهذا النوع من الطبقات هو المطابقة بين المحركات المسببة للاختلالات، ويحدث أي تضخيم متغيرات مشتركة بين المقياس والرقم غير المباشر.

مترجمون آليون ومتنقلون - متحركون

وعندما يلزم أن تهبط خط التسلسل إلى مستوى الجسم الفرعي، فإن تقنيات تثبيت الترددات الآلية والمروحية تلغي بالفعل الضوضاء المنخفضة التردد وتقابلها، وتعيد الدائرة إلى مسارها الطبيعي، وتخفض فيه درجة الحرارة العالية إلى مستوى الارتداد (D.C.D.) مع وجود عدد قليل من الضوضاء ذات الترددات العالية.

متخفية عن المخرجات

وبالنسبة لتطبيقات التخفيف فقط، يمكن أن يوفر سد الفجوة المقاومة للفولطية التي تليها وحدة احتياطية، سمة استثنائية، وتتمثل المتطلبات الرئيسية في نسبة ثابتة للغاية من عناصر الثغرة، وحاجز يسهم في عدم التقادم غير اللائق، وباستخدام جهاز لتفريق كلفين - فيرلي أو شبكة من المرشات الصغيرة يمكن أن تحقق معدلات التحيز في أعلى من 0.1 مليون متر.

التخفيف من حدة الضغائن ونزاهة الإشارة

ويقلل الإضاءة على ناتج المحولات مباشرة من التسوية الفعالة لنظام المعايرة، إذ إن الضوضاء الحرارية من المقاومين، والضوضاء التصاعدية من الاختراع، والتدخل من الدوائر الرقمية، يتجمعان لتحديد الحد الأدنى من الضجيج، ويثير انخفاض الترددات المروحية)١( إشتعالاً بالغاً لأنه لا يمكن بسهولة تدبيرها.

تعويضات مؤقتة وإدارة حرارية

وتؤثر تغيرات درجة الحرارة المحيطة على كل عنصر من عناصر القياس في مسار الإشارة، إذ أن معيار الترجيح، وقابلية الانجراف، والفولط المرجعي، وآثار الارتفاع الحراري عند مستوى الوصلات، كلها عوامل تتفاوت غير خطية، وتختلف درجة الحرارة، ويستخدم خط الدفاع الأول مكونات ذات استقرار حراري محدد بشدة.

التنفيذ العملي: مترجم من طراز 015 إلى 0-5

ولتوضيح عملية التصميم، والنظر في محول يقبل مرجعاً معيناً قدره 10 V وينتج ناتجاً من 0-5 V يناسب رقماً من طراز ADC 24 إلى 0.25 (الزيادة بنسبة 4)، ويحول معادلة قدرها 5ر2 مدخل القطبين إلى ناتج أحادي القطب، ويستهدف خط الطول 0.5 مليون ينتر إنترنيتر على درجة حرارة 0-50 درجة مئوية.

• Topology selection:] A precision difference amplifier using a single low-noise op-amp (AD8676) and an LT5400A matched resistanceor array with ratio matching of 0.01% and tracking of 0.2 ppm/°C. The op-amp open-loop gain exceeds 130 dB, ensuring negligible gain error.
• Offset generation:] A stable 2.5 V reference (ADR4525) buffered by a second op-amp from the same package to minimize drift. The reference is summed into the inverting node through a resistanceor from the array, maintaining ratio matching.
• Output filtering:] A passive RC filter (10 , 10 nF) followed by a unity-gain buffer isolates the converter from ADC input charge injection.
• Power supply:] 15 V rails derived from LDOs with active filtering. Each op-amp and reference has its own local bypass capacitors to minimize coupling.

وقد أظهر محاكاة برنامج دعم البرامج مع تحليل مونت كارلو للتسامح مع المقاومين وأخطاء العمليات في البلدان النامية أسوأ حالة بلغها 0.3 مليون ليرة إيطالية. وقد يكون الاختبار الأولي باستخدام مطياف رقمي قدره 8.5 ليغا (Keysight 3458A) ومصدر ثابت مثبت هو INL يقل عن 0.4 جزء من المليون بعد معايرة البرامجيات، وهذا الأداء مقبول بالنسبة لمختبرات المعايرة الثانوية(76).

إجراءات المعايرة والاختبار والتحقق

ويسمح هذا التحول نفسه بأن يُعاد تكييفه مع معيار أساسي، ويستخدم إجراء نموذجي مصدراً دقيقاً للفولاذ، ويُستخدم فيه نظام الإدارة المتكاملة للتغيرات الرقمية، ويُستخدم فيه معياراً قياسياً عالياً للتغيرات في القيمة، ويُستخدم فيه معياراً قياسياً للتغيرات في القيمة الرقمية، ويُقيَّد فيه معدل الاختلالات في قياس مدى المقياس الرقمي، ويُقاسِم في نقاط متعددة.

التطبيقات عبر المعايرة والأشعة الفيروسية

كما أن المتغيرات ذات الطابع العالي من حيث الفولطية إلى المولدات الكهربائية هي جزء لا يتجزأ من جميع أدوات قياس الدقة، حيث أن هذه المتغيرات تولد أيضاً كميات دقيقة من أجهزة الاستشعار الصناعي المحتوية على مواصفات متغيرة من الأشعة المقطعية، وهي توفر في معايرة رقمية متعددة القياسات كميات معروفة للتحقق من نطاقات الديموغرافيا.

الاتجاهات الناشئة والاتجاهات المستقبلية

ولا يزال الطلب على التسلسل المتزايد باستمرار يدفع الابتكار في تصميمات التناظر الدقيقة، إذ أن التقدم في الميثولوجيا المتكاملة الدقيقة، بما في ذلك المضخات المقطعة بالكامل التي تُعد مقاومات متطابقة في الشب، لا تزال تشكل خطاً قياسياً في المختبرات إلى حلول سريعة النطاق.