הבנת אדריכלות: Chopper-Stabilized Amplifier

מתגמלות תפעוליות בולטות להתמודד עם האתגרים המתמשכים של DC offset ורעש נמוך ⁇ ברמה האדריכלית, במקום להסתמך רק על שגרת טרימה ייצור או לאחר השמדה לאחר ה-Double cabration.טכניקת הליבה - מועד כמו חיתוך או מודולציה - באופן קבוע היפוך של אותות הקלט לפני שהוא מגיע לשלב העיקרי של מדגימה לאחר ירידה של חומר גל נמוך לאחר מכן מנפח את ה-המה עם ירידה של חומר הגלים שלו באופן קבוע עם ירידה גבוהה ממוחזרת ה-ה לאחר מכן.

ביישום קלאסי, CMOS מתג matrix המונע על ידי אווסציל פנימי מהפך את הקשרים קלט בתדר שבדרך כלל נופל בין כמה קילוהרץ וכמה מאות קילווהרץ.צמד קלט שונה רואה גרסה AC-קופאונדית של האות, אבל כל DCset כי מקורו בתוך זוג זה הופך טעות מודחת.

צ'יפס לעומת אוטומטי-Zeroing וטכניקות אחרות של Nulling

(ג'וופר) מגברי צ'ופר (Oper-stabilized amplifiers) מופץ לעתים קרובות עם סימולציות של Auto-zero תחת המונח "אפס-דמחדש" (Ap-surup) של סימולציות (Auto-zero) של קשקשים (op-drece-D) ו-"Apreceptions) של אמצעי-upate) של הפחתה (Cup) של , אך אם כי אם כי הם בדרך כלל אינם יכולים להפחית את הפחתת הפחתת הפחתת ההשוואה של אחסון של אמצעי אחסון של אמצעי אחסון עצמי מתמשך של אמצעי אחסון (Dypertecting) באופן קבוע (D) באופן קבוע (Dyperate) של אמצעי אחסון (D) באופן קבוע (D) של אמצעי) של אמצעי) באופן קבוע (Dympate) באופן קבוע (Dympate) של אמצעי) באופן קבוע (D.

Ultra-Low Offset Voltage ולמה זה משנה

מתח הקלט של מגבר תפעולי מוגדר כמתח DC השונה שיש ליישם בין הקלטים כדי להביא את הפלט לאפס. בדגימות דיוק סטנדרטי, מתחים מלמטה מזורים במהלך הייצור אולי 25 μV או 50 μV. בעוד ערכים אלה מרשים עבור הדבקה קונבנציונלית, הם עדיין לייצר שגיאות משמעותיות כאשר מיקרו-גרם של אותות מנפח של 50 גרם פחות מ"מ"מ"ל של חיישן אינדקס" (או יותר מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ) אפילו מ- 50 ליטרים של חומר מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ" (D) יש צורך רק מ- 50 הסתברותי"מ) רק מ"מ"מ"מ"מ) יש צורך להפחתה של נוגדנים"מ" (מ) רק כדי ל"מ) רק כדי ל"מ"מספק"מ) רק כדי ל"מספק

(הופנה מהדף ⁇ ) ,(Oper-stabilized Op-amps) דוחף את ה-Surual Offset יותר משני הזמנות של מכשירים נמוכים יותר.

לחץ על טמפרטורה וזמן

מעבר לטמפרטורה המוחלטת של החדר, סחף בטמפרטורה ובחיים הוא לעתים קרובות יותר מאתגר ספציפי. חיישנים דו קוטבי מסורתי יכול להציג סחף של 0.5 μV / C או יותר, תוך השלמת טעות משמעותית על טווח טמפרטורה תעשייתי המשתרע על ידי −40 מעלות צלזיוס ל +125 מעלות צלזיוס, על ידי μV / C סחף מעל 100 מעלות צלזיוס מייצרת שינוי 50V - 000 - 000 מנפחים לכדי דחוסים תופעות לוואי כמעט פתורות.

יתרונות ביצועים

כל המגברים למחצה סובלים מרעש flicker, הידוע בדרך כלל כרעש 1 / F, שגדל בצפיפות ספקטרלית כמו תדירות ירידה.בדגם דייקטיבי דו קוטבי, בפינה 1 / f יכול לשבת בין 1 הרץ ו -100 ספקטרום, כלומר עבור אותות מתחת לפינה זו, רעש נשלט על ידי flicker ולא רעש לבן.

זה שטוח-bandwidth רעש מאפיין עושה אפס-drift מגבר את הבחירה ברירת המחדל עבור מנעולים-במגבר, די דיוק integrators, ו יומני נתונים מדעיים כי חייב לפתור שינויים ננווט לאורך שעות של מדידה.לדוגמה, מדד:0LTC20Hz FLT 1 פועל על רווח של 100 מספק 0.1 עד 10 ל- 10 שיא של נפח זה יכול להיות ריבוע של £ עד 10.

ניהול Residual Ripple

צ'ופינג אינו שקט לחלוטין.הגל המלבני הגבוה בקצב חיתוך יוצר מתח אדפט קטן בפלט, בדרך כלל בתדר חיתוך והנזק השלישי שלו.ביישומים רבים, פוסט פשוט לאחר סינון פנימי של 250 מגבר, אשר בוחר את הפילטר הפנימי של התדירות הגבוהה יותר, לאחר מכן מצמצם את הסימון של ה-Ricle-Fuadowate-Fate התחתון של ה-Ftencate-Fuadextected לאחר מכן.

דרישות מפתח דומיין עבור מגברי צ'ופר-סובל

• Instrumentation and Biosignal Acquisition

אלקטרוקרדיאוגרמה (ECG), אלקטרונספאולוגרם (EEG), ו- אלקטרומיולוגגרמה (EMG) לוכדים את הביופוטנטיות בנוכחות הפרעות נפוצות ואלקטרודה ממתחים מוקדמים.האלקטרודות עצמן יכולות לייצר עד 300 מ"ר של DCset בגלל פוטנציאלים סטנדרטיים למחצה.

ICs תוכנן במיוחד עבור רכישת ביו-יכול, כגון Texas InstrumentsFLT:0ADS1298FLT:1 משפחה, לשלב מגברי רווח עמידים (PGAs) כדי להתגבר על אלקטרודה ללא משככי עיניים AC-coupling, צמצום עלות ואזור.

• שינוי חושי תעשייתי ובקרה תהליכים

סביבות תעשייתיות מציגות שורה של אותות ברמה נמוכה: thermocouples (עשרות מיקרו וולט לדרגה סלסיוס), RTDs נרגש על ידי זרמים קטנים, לטעון תאים עם פלטים בקנה מידה מלא, ואת גשר חיישן הלחץ עם רמות דומות בדיוק. בכל מקרה, פלט החיישן חייב להיות מוגדל על ידי גורם של 100 עד 1000 לפני המרה אנלוגי, מה שהופך את 24 רזולוציה מלאה של 1D.

מערכות בקרה תהליכים מעסיקות לעיתים קרובות 4-20 מ'א בלולאות נוכחיות שבהן מתנגד דיוק מתמיר את הלולאה הנוכחית למתח.הירידה ב-100 ⁇ ⁇ ב 4 מ'A היא רק 0.4 V; פתרון 0.1% מהטווח דורש את לולאה המגברה לכדי תהליך מדויק של 400 מיקרו-Vate עם ספקטרום מינימלי של עופרת, כגון FRIRD2D, כלומר, כלומר, 018 מעלות צלזיוס, לעומת 0.

חקירה מדעית ומטרופולין

יכולת הדבקה אולטרה-נמוכה הופכת להכרחית במכשירים של המטרופולין: ננווטמטרים, פיקומטרים, ומקורות DC מדויקים.ה- Keithley 2182A ננומטר, למשל, משתמש בשלב קלט מגובש של מיקומטר כדי להשיג ביצועים רעש מתחת ל-15 nV p עבור התנגדות נמוכה. בעוד מכשירים כאלה בנויים עם פיזור זוגות ומגן זהיר, זהההההה של אנליזה גבוהה של ה-ה-האפקטים של ה-ה-האפקטים-האפקטים-ה-ה-ה-המטרהמודלים-ה-הרמה-ה-ה-הנמוכה-ה-ה-האפקטים-ה-האפקטים-האפקטים-האפקטים-האפקטים-הנמוכה-האפקטים-האפקטים-האפקטים-האפקטים-מתאים-האפקטים-מתאים-ה-האפקטים-מחדשהאפקטים-מחדשניים-ה-האפקטים-מתאים-מתאים-ה-ה-האפקטים-ה-ה-ה-האפקטים-מתאים-מחדשה-מתאים-ה-ה-ה-ה

חיישן אלקטרו-כימי ו- pH Probes

חיישנים של pH, אלקטרודות אלקטרודות יון, וחיישנים גז לעתים קרובות להציג את המכשולים המקור במאות megohms וליצור אותות מועדפים באזור תת-מילימטרים.הזרם ההטיה של המגבר הנוכחי הופך למקור שגיאה משמעותי מולם, כי אפילו כמה פיקוממים ישירים של טיטו זרם דרך 100 מ"מ חיישן נטה ישחרר במהירות של מאות מיקרו-מקלעים מודרניים, אך לא מטשטשים אלה אינם כוללים כיום את ה-160 ליטרים של חומרים אוטומטיים של חומר ה-Flow-Flow-Flow-Flow-A1, אלא גם כן, בדרך כלל, אלא גם את ה-A1, אך ורק ל-A1 מ-Acc-Flower של חומרים מ-Flowed-A1, אשר מ-Flower מ- 200-Flower-Flowed-Flower מ-Flower-Flowed-Flowed-Flowed-Flowed-Flowed-Flowed-Flowed-Flower של חומרים אלה, בדרך כלל, כולל שימוש ב-Flower-Flowed-Flowed- 200-Flowed-FLTerc-A1, כולל

המונחים: Chopper-Stabilized Op-Amps

הגדלת אפס-דמגבר לתוך מעגל דורש תשומת לב לכמה מוזרויות שונות מדגימות קונבנציונליות.הבנת קצבאות אלה מסייעת למעצב להימנע משגיאות עדינות ולהשיג את מלוא הפוטנציאל של הביצועים של המכשיר.

הזרקת המטען והחשיכה הנוכחית

מתגי ה-CMOS המבצעים חיתוך חבילות קטנות של מטען לתוך נתיב האות עם כל מעבר. כאשר המקור חסימה הוא נמוך, ספיגות מטען אלה נספגות ללא השפעה משמעותית.עם זאת, עם התנגדות מקור מעל כמה עשרות קילוומים, המטען המשויק יכול לייצר שלב מוזרק ללא אפקט קלט גבוה יותר מ 100 נקודות קצה; לדוגמה, שימוש יעיל יותר מ-ALT1 להפחתה של חומר זה, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, פחות מ- 100 גרם להפחתה של חומר להפחתה של חומר להפחתה של חומר זה יכול להיות יעיל יותר מ-A1, להפחתה של חומר מ-A1, להפחתה של חומרת של חומר זה יכול להיות מצמצם, להפחתה של הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת ה-APTF רגיל של 100 נקודות קצה של הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת ה-ApvF רגיל ל- 1F

צ'יפס Frequency and Aliasing

תדירות השעון הפנימי (fCHOP) יכול לערבב עם אותות קלט ליד תדר זה, יצירת מוצרים קפל-backback.ברוב היישומים, רוחב פס האות קלט הוא גם מתחת fCHOP, כך שזה לא בעיה. אבל אם המגבר ממוקם מול ADC כי דגימות בתדירות מסוימת ליד או מעל fCHOP, את החלק הקדמי של ript יכול alias לתוך המרה בדרך כלל לתוך מסנן רשת פשוטה.

כוח אספקה Rejection ו-EMI

תוספי מזון עמידים בפני צ'ופר עוזרים להציג יחס דחייה מעולה של כוח DC (PSRR), לעתים קרובות מעל 130 dB בתדרים נמוכים, כי תוכנית המודולציה דוחה באופן חד-משמעי הפרעות אספקת חשמל. בתדרים גבוהים, עם זאת, ה-PSRR נופלת, בדיוק כמו עם כל מגבר על פני אספקת ה- ESD יכול גם לשמור על אספקת אספקת חשמל גבוהה.

סחר ומגבלות

בעוד מגברי חיתוך-ערעור מציעים דיוק DC לא ניתן לפענוח וביצוע רעש בתדרים נמוכים, הם אינם תחליף אוניברסלי עבור דגימת הדבקה קונבנציונליים.המוצר שלהם פסדנטי הוא בדרך כלל בטווח המגהרץ הנמוך - נוח עבור לולאה חיישן אבל לא מספיק עבור יישומים אנאלפבית-ל-ל-דיגיטליים במהירות גבוהה או מעצמת וידאו.

צפיפות הרעש הנוכחית היא גורם אחר.כי מגבר מצמצם משתמשים בשלבים של CMOS, הרעש הנוכחי שלהם נשלט על ידי רעש יריה ויכול להיות גבוה יותר מאשר של דגימה דו קוטבית. עבור מקורות מאוד גבוהה מאוד, הרעש הנוכחי מוכפל על ידי מאחז מסוים יכול להיות מונח מסוים של רעש, אפילו מעל הרעש הנוכחי של נתונים הנוכחי על פני תדירות גבוהה יותר עם ממוצע של 1F.

בחירת ה-O-Amp-Amp

עם עשרות מגברי אפס-דריק בשוק, בחירת החלק האופטימלי מתחיל בהגדרה ברורה של אימפולס מקור האות, רוחב פס, מתח אספקה, ודיוק נדרש.הרשימה מתחת לסכמת כמה אפשרויות פופולריות במקרים שונים של שימוש.

  • (ב) [15] , חיישנים המופעלים על ידי סוללות:FLT 1:1 (FLT:2OPA33303FLT 3: 3 (1.8-5.5 V, 10 μV max offset, 0.05 μV / ° C סחף) הוא חבילה קטנה, micropower בחירה אידיאלי עבור כלי רכב.
  • (ב) ,0) , חסכונית: (FLT:1 ;2ADA4528-1FLT 3: 3) מציע 2.5 μV max offset ו 0.015 μV / ° C סחף עם רכבת-to-rail I / O, מה שהופך אותו מתאים לחזית גבוהה של מגה-בטן.
  • (ב) [17]0 (ברעש נמוך ב 0.1-10 הרץ: 10 הרץ: 1 (FLT 1:2LTC2057cioFLT 3) משיג רעש nV p-p וסחף מ-0.25 μV/ ° C, מצוין עבור יישומים מדעיים.
  • (ב) ,0) , קדמית של חיישן ה-V, קדמות: ⁇ ⁇ 1:1 (FLT:2AD8638FLT 3) פועלת עד 16 אספקת V, תואמת ±15 V מסילות תעשייתיות ומספקת סחף נמוך.
  • (ב) [15] [17] , [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כל אחד מהמכשירים האלה כולל הדרכה יישומים נרחבת בגליון הנתונים שלה, כיסוי מומלץ לעקוף, טכניקות הפריסה, ועיגולים שלאחר סינון כדי לנהל את חיתוך חיתוך ripple.It הוא תמיד חכם כדי לדמות את המעגל עם מודל SPICE של המגבר הנבחר כדי לוודא כי ה- ripple ורעש ביצועים לעמוד במטרות לפני ביצוע פריסה. עבור מעצבים רבים, את הקלות של שימוש בדגם אפס-מתאים לטיפוס מהיר יותר ויותר.

מגמות עתידיות בעיצוב צ'ופר-סנטי

ככל שתהליך CMOS מתקדם, הזרקת המטען מתג, על resistance, ואת קיבול parasitic כל כווץ, המאפשר מגברי חיתוך רחב יותר עם תדרים חיתוך גבוה יותר, ripual ripual ript, ורוחב פס רחב יותר.באותו זמן, חדש להתנצלות מוקדמת כגון חיתוך אפס אוטומטי בתוספת חיתוך חיתוך רחב של ביצועים אלה הם מופיעים רק כדי להפחית את קצבה סטנדרטית דיוק סטנדרטית של ירידה של ירידה של זמן קצר עם רמות הפחתת דיוק, כמו חיתוך DC רגיל עם רמות הפחתת דיוק, עם ירידה סטנדרטית דיוק סטנדרטית דיוק, כמו חיתוך DC רגיל עם רמות הפחתת דיוק, כמו חיתוך מוקדם יותר עם רמות הפחתת דיוק, כמו חיתוך דיוק ארוך יותר של ירידה של ירידה של דיכאון רגיל עם ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של DC רגיל עם רמות הפחתת דיוק, כמו חיתוך דיפר.

במקביל, שילוב של אפס-דמדומים לנספחים אנלוגיים מוחלטים - כולל רווח הניתן לתוכנה, מספרקסים, ו-buffers - נוטה להאיץ את היקף המשקל המודרני AFE כגון חיישנים קריטיים:0ADS123FLT1 מטביעה את ה- PGA ו- 24bit ADC על אחד, מת, כמו חיישנים קריטיים, כמו כוננים של חומר מיקרו-סגול (חומרים) ולהוביל קודם לכן, אשר דורשות של חומר עמוק יותר של מערכת יציבה של חומרים מדויקים.

מסקנה

מגבר תפעולי בולט עיצב מחדש את הנוף של עיצוב אנלוגי מדויק על ידי פתרון הבעיות הבסיסיות של DC offset ורעש נמוך ⁇ באדריכלות יחידה, אלגנטית, היכולת שלהם להחזיק מתחים וסחף לרמות ננווט מעל טווחי טמפרטורה רחב עושה אותם הכרחי עבור מכשירים רפואיים, חיישנים תעשייתיים, יומני נתונים מדעיים, וכל יישום שבו האות הקטן ביותר חייב להיות מופק מאווירה, בעוד שפחות לחץ על ידי עיצוב, הוא לחץ על ידי ירידה של תהליכים איטי יותר, כמו גם לחץ על ידי ניקוי איטי יותר, כמו גם לחץ על ידי עיצוב, כמו גם לחץ נמוך יותר, כמו גם לחץ על ידי ירידה של יעילות נמוכה יותר, כמו גם אינטגרציה, כמו גם אינטגרציה נמוכה יותר, כמו אינטגרציה, כמו אינטגרציה, כמו גם לחץ על ידי ירידה של פחות.