LNA-vahvikkeen suunnittelu on välttämätöntä lääketieteellisille laitteille, jotka vaativat tarkkaa signaalinvahvistusta. Operatiiviset vahvistimet (op-amp) ovat yleisesti käytössä monipuolisuuden ja suorituskyvyn vuoksi. Tässä tapaustutkimuksessa tutkitaan lääketieteellisiin sovelluksiin räätälöidyn LNA-laitteen suunnitteluprosessia, jossa keskitytään melun minimoimiseen ja signaalin eheyden varmistamiseen.

Suunnittelutavoitteet

Päätavoitteena on kehittää vahvistin, joka tarjoaa suuren hyödyn ja mahdollisimman vähän melua. Sen pitäisi toimia luotettavasti lääketieteellisen laitteen ympäristössä, säilyttää signaali uskollisuus ja noudattaa turvallisuusstandardeja. Myös tehonkulutus ja koko ovat tärkeitä näkökohtia.

Osan valinta

Oikean käyttövahvistimen valinta on ratkaisevan tärkeää. Keskeisiä parametreja ovat alhainen tulojännite, alhainen puolueellinen virta ja suuri kaistanleveys. Tämän sovelluksen kohdalla tarkkuusop-amp, jonka melutiheys on alle 5 nV/. Lisäksi vahvistimen pitäisi olla kaistanleveystuote, joka soveltuu odotettuihin signaalitaajuuksiin.

Suunnittelun toteutus

Vahvistinpiiri on konfiguroitu ei-käännöllinen topologia maksimoida voitto säilyttäen vakautta. Vähämeluinen vastus käytetään takaisinkytkentäsilmukka vähentää lämpömelua. Virransyöttö suodatus ja asianmukainen maadoitus toteutetaan edelleen minimoida häiriö ja melu.

Testaus ja tulokset

Kokoonpantu piiri testataan signaaligeneraattorilla ja taajuusanalysaattorilla. Tulokset osoittavat alle 2 dB:n melun, joka täyttää suunnittelukriteerit. Vahvistin säilyttää lineaarisuuden ja vakauden koko käyttölämpötila-alueella vahvistaen sen sopivuuden lääkinnällisten laitteiden integrointiin.