יישום צילום: Instrument: אסטרטגיות עיצוב ודוגמאות בעולם האמיתי

מבוא ל-Amplifiers in Instrument Systems

מגברי תפעול (op-amps) מייצגים את אחד אבני הבניין הרב-תכליתיים וההכרחיים ביותר במערכות מכשירים מודרניות.עיגולים משולבים אלה משמשים כבסיס לניידות אותות, amplification, סינון ועיבוד על פני אינספור יישומים החל מאבחון רפואי למכשירים תעשייתיים.

המאפיינים הייחודיים של המגבר המבצעי – כולל רווח מאוד פתוח, תנופה גבוהה, תנופה גבוהה, פלט נמוך, רוחב פס רחב - להפוך אותו מתאים באופן אידיאלי עבור יישומי מדידה מדויקים.כאשר נקבע עם רשתות משוב מתאימות, דגימות עיניים יכולות לבצע מגוון מדהים של פונקציות כולל הדגימה, המרה הנוכחית-לכת, סינון פעיל, איתות, מבול, ופעולות מתמטיות כגון אינטגרציה, שילוב, ושילוב, אינטגרציה שונה.

ביישומים של כלי, הדגמות חייבות לעתים קרובות להתמודד עם אותות קטנים מאוד בנוכחות רעש והתערבות.היכולת להוציא מידע משמעותי מפלטי חיישן חלשים תוך דחיית רעש משותף ושמירה על שלמות האות לאורך שרשרת המדידה מייצגת אתגר בסיסי כי כתובות עיצוב מעגל הדגימה נאותה.מדריך מקיף זה חוקר את היסודות התיאורטיים, אסטרטגיות עיצוב מעשי, ויישומים אמיתיים של מגבר תפעוליים במערכות מכשירים.

דמויות בסיסיות של Op-Amps עבור Instrumentation

אימפולס גבוה ואינדיוט נמוך בהווה

אחד הפרמטרים הקריטיים ביותר עבור יישומי כלי שיט הוא עכבות קלט גבוהה מבטיח כי הדגה לא לטעון את מקור האות, אשר חשוב במיוחד כאשר מדידת אותות מחיישנים בעלי השפעה גבוהה כגון PH אלקטרודות, transducers אדזואלקטריים, או אלקטרודות ביו-רפואי. , הדגולים מודרניים להשיג קלטות החל מ megohmhm ל-ohms, בהתאם לטכנולוגיות קלט.

JFET קלט הדגימות מציעים זרמי הטיה קלט של פחות מ 1 pA, מה שהופך אותם לבחירה מצוינת עבור יישומים שבו אפילו את התוספת הנוכחית המינימלית מן המקור יגרום שגיאות מדידה.זה רלוונטי במיוחד בהטיה קלט הנוכחי של מגבר הקדמי יכול לקוטב את אלקטרודה אם יש מגע עור גרוע.

Open-Loop Gain and Bandwidth Considerations

מגבר תפעולי טיפוסי יכול להיות רווח מתח של 200,000, מתן הקרן לתצורה סגורה מדויקת של תצורה.עם זאת, רווח גבוה זה מגיע עם מגבלות רוחב פס עקב הגבלת המוצר הנטועה בעיצוב דגימה.

הארכיטקטורה הפנימית של מגבר תפעולית כוללת בדרך כלל שלושה שלבים עיקריים.שלב קלט הוא מגבר שונה המספק קלטים שונים ותגובה תדירות עד DC.השלב השני הוא מגבר מתח גבוה שנוצר ממספר טרנזיס לספק רווח גבוה, עם רוב רווח זה מגיע משלב ממריץ מתח.

Common-Mode Rejection Ratio (CMRR)

יחס דחייה משותף מייצג את היכולת של מגבר לדחות אותות המופיעים באותה מידה בשני קלטים תוך הגדלת האות השונה. פרמטר זה הוא קריטי לחלוטין ביישום מכשירים שבו ניתן למצוא חיישנים רחוק מאלקטרוניקה המדידה, איסוף הפרעות אלקטרומגנטיות והבדלים אפשריים קרקעיים לאורך הדרך.

אם מעגל אדים סטנדרטי של דגימת הדגמה שימש יישומים מסוימים, זה פשוט יגביר את מתח האות ואת כל dc, רעש, או מתחים נפוצים אחרים, וכתוצאה מכך, האות יישאר קבור מתחת לפענוח הדלפק ורעש. הגבלה זו מניעה את הצורך בתצורה מיוחדת של מכשירים כי להשיג ביצועים מעולים CM.

סודיות בסיסית של סודיות

לא למנוע את ה-Amplifier

התצורה הלא-inverting amplifier היא אחת מטרמינל קלט הנפוץ ביותר בשימוש בהכללה בשל אימפולס הקלט הגבוה שלו. בתצורה זו, אות הקלט מוחל על מסוף קלט שאינו מונע, בעוד רשת משוב המורכבת משני מתנגדים קובע את רווח ה-loop הסגור.ה המתח הוא בשלב עם הקלט, והרווח נקבע על ידי היחס של המשיבים האחרים.

תצורה זו היא בעלת ערך במיוחד כאשר היא מתמודדת עם חיישנים בעלי השפעה גבוהה, משום שהיא מציגה עומס מינימלי למקור. מושג הקרקע הווירטואלי מבטיח כי הקלט המכוון עוקב אחר המתח בקלט הלא-מעצור, יצירת נקודת הפעלה יציבה, שתלויה רק בערכים החיצוניים של התנגדות ולא בפרמטרים הפנימיים של הדג.

למנוע את ה-Amplifier

התצורה של מגבר מתקנת מספקת שליטה מדויקת ומאפיינים מעולים של תגובת תדר.בעוד שיש לה אימפולס קלט נמוך יותר מאשר תצורה שאינה מונעת עקב התנגדות קלט הקשורה לצומת הקרקע הווירטואלי, היא מציעה יתרונות ביישומים מסוימים כולל יישום קל יותר של סיפוח מגברים ואת היכולת להשיג פחות מאשר אחדות.

התצורה של מניעת תצורה היא לעתים קרובות המועדפת בעיצובים מסנן פעיל ויישומים עיבוד אותות שבו אותות מרובים צריך להיות משולב. הקרקע הווירטואלית בניתוח מעגל פשטות קלט מספק ביצועים צפויים בטווח רחב של מצבים תפעוליים.

וולטאז' עוקב (Buffer) Configuration

מתח עוקב או buffer אגין מייצג מקרה מיוחד של המגבר הלא-מכוון שבו הפלט מחובר ישירות לרישום.תצורה זו מספקת רווח אחדות עם תנופה גבוהה מאוד ואימפולסיפוק נמוך מאוד, מה שהופך אותו אידיאלי עבור טרנספורמציה מאולתלתלתרת אותות.

Buffers הם חיוניים במערכות כלי עבור בידוד מקורות של ריכוז גבוה מן המעגל הבא, למנוע אפקטים טעינה כי אחרת מעוות את האות נמדד.הם גם לשרת לנהוג כבלים ארוכים או עומסים מרובים ללא הידרדרות אות.

Amplifiers and Subtractor Circuits

עיצוב Amplifier

הצורה הפשוטה ביותר של מגבר כלי היא המגבר ההבדל, דגימה עם ארבעה מתנגדים מדויקים.תצורה זו מגבירה את ההבדל בין שני אותות קלט תוך דחיית באופן אידיאלי כל מתח משותף שמופיע בשני קלטים.הביצועים של המעגל הזה תלויים באופן ביקורתי על ההתאמה של יחסי ההתנגדות.

עבור דחייה משותפת אופטימלית, יחסי התנגדות חייבים להיות מתאימים בדיוק.אפילו פגמים קטנים ערכים מנוגדים יכול באופן משמעותי לחדד ביצועים CMRR. דיוק רווח גבוה ניתן להשיג על ידי שימוש בהתנגדות דיוק מתכת עבור כל ההתנגדות, להבטיח ביצועים יציבים ונינוחים על פני טמפרטורה וזמן.

הגבלות של מגברים פשוטים

בעוד המגבר הבסיסי של ה- Differential מספק פונקציונליות שימושית, הוא סובל ממספר מגבלות ביישומים מדויקים של כלי מכשור.התמכת הקלט מוגבלת על ידי המתנגדים לקלט, אשר יכול לטעון מקורות ריכוז גבוה.בנוסף, שינוי הרווח דורש שינוי ערכים מרובים תוך שמירה על יחס מדויק, שהוא לא מעשי ביישומים רבים.

חסרונות בעלי השפעה שונה כוללים תנופה נמוכה מאוד בגלל המתנגדים קלט ו CMRR נמוך מאוד בגלל רווח מצב נפוץ גבוה.מגבלות אלה הניעו את הפיתוח של ארכיטקטורות מתגברים מתוחכמת יותר.

אדריכלות מוגברת ועיצוב

3 אופוס-Amp Instrument Amplifier

המגבר הנפוץ ביותר של כלי שיט מורכב משלושה דגימה, שבו מגבר שאינו מונע מחובר לכל קלט של המגבר השונה, המספק קלט גבוה למדידה מדויקת של נתונים קלט מ טרנספורצים.הטופולוגיה הקלאסית הזו הפכה לאדריכלות הסטנדרטית למדידות דיוקיות.

שלוש תצורה של הדגה מורכבת משני שלבים נפרדים.הדגימות שכותרתו A1 ו- A2 הם לא מונעים מגבר כי יחד ליצור שלב קלט, בעוד ש- mp A3 הוא מגבר המגבר שמהווה את שלב הפלט.סידור זה משלב את היתרונות של אימפולסי קלט גבוהים מן החילוף עם שלבים מצוינים-מו דחייה מן השלב הפלט שונה.

לתצורה זו יש את היתרונות המובהקים של החזקת מוטציות גבוהות מאוד בקלטים כי הם מתחברים ישר לתוך קלטות לא מונע של הדגמות בהתאמה שלהם, ורווחה מותאמת שניתן להגדיר על ידי מתנגד יחיד. זה חד-resistor מקבל התאמה מייצג יתרון מעשי גדול על מגברות שונות פשוטות.

קבל שליטה והתאמה

רווח המתח של מגבר כלי נקבע בעיקר על ידי אחד מתנגדים חיצוניים, לעתים קרובות נקרא "המגש הרווח" (RG), מחובר בין שני דגי הקלט, ובקרת רווח פשוטה זו יש יתרון משמעותי על מגבר זרח סטנדרטי.עיצוב זה מאפשר התאמה קלה ללא שילוב של איזון המעגל או CMRR ביצועים.

היחסים בין ההתנגדות לרווח והגברה הכללית נובעים מיחסים מתמטיים מוגדרים היטב.הרווח הנמוך ביותר האפשרי עם המעגל מתקבל עם ה-Accresance Open לחלוטין (התנגדות פיננסית), וערך הרווח הוא 1. זה מספק מגוון רחב של הסתגלות מאחדות למספר אלפים, בהתאם לערך הננגד שנבחר.

שני משתנים של Op-Amp

בעוד שלוש תצורה של הדגה נשאר הפופולרי ביותר, שני עיצובים מגברי הדגה דגימה מציעים יתרונות ביישומים מסוימים, במיוחד עבור פעולה חד פעמית עיצובים רגישים בעלות. תצורה זו להקריב כמה תכונות ביצועים בתמורה ספירת רכיב מופחתת צריכת חשמל.

שני עיצובים של דגי דגי דגימה משלבים בדרך כלל את ההפחתה של ה- CMRR ה-Fretling ואפקטיביים שונים יותר, תוך שימוש במתח חכם כדי להתנצלות כדי לשמור על CMRR סביר תוך צמצום מספר הרכיבים הפעילים.עיצובים אלה הם בעלי ערך במיוחד במכשור נייד וסוללהי שבו צמצום צריכת החשמל הוא קריטי.

עיצוב מסנן Active Design with Op-Amps

המונחים: low-Pass Configurations

מסננים פעילים נמוכים באמצעות דגימת זיהוי מספקים תנופה על ידי הגדלת רעש גבוה והתערבות תוך העברת אותות קידוד נמוך הרצוי.פילטרים אלה מציעים יתרונות על עיצובים פסיביים כולל רווח, אובדן כניסה, ואת היכולת להשיג פונקציות העברה מורכבות ללא שימוש בתלמידים.

מסנן Butterworth תוך שימוש בטופולוגיה Sallen-Key מאפשר לסנן להגביר את האות תוך דיכוי רכיבי תדר גבוהים, עם תדירות חיתוך של 49.4 הרץ להעצים תדרים גבוה יותר מאשר תדירות זו, למעשה מדכאת הפרעה אלקטרומגנטית (EMI) ממערכת החשמל ב -60.זה מדגים את היישום המעשי של מסננים פעילים בדחיית התערבות כוח במכשור ביו-רפואי.

מסנן נמוך Sallen-Key באמצעות מעגל מגבר של דגימה עם פיזור הורמונלי נמוך (THD) מבטיח כי התגובה בשלב נשאר ליניארי בתוך פס, ו עבור EEG, שבו מידע שלב הוא קריטי עבור מקור ההשגמה, מסנן Bessel הוא לעתים קרובות נבחר על פני Butterworth כדי למזער עיוות קבוצתי, עם רוחב פס מוגבל לחלוטין למגוון פיזיולוגי של כוח משולב באופן משמעותי.

המונחים: high-Pass Configurations

מסננים גבוהים מסלקים DC וסחף נמוך מסימנים למדידה, אשר חשוב במיוחד במערכות מכשירים מבוססות AC. פילטרים אלה מונעים מחיאות כפיים עקב פוטנציאלים אלקטרודה ושיטוט בסיסי בסימנים ביו-רפואיים.

תדירות הקיצוץ של מסננים גבוהים חייב להיות שנבחר בקפידה כדי להסיר רכיבים DC לא רצויים תוך שמירה על רכיבי התדירות הנמוכים ביותר של עניין בסימן נמדד.ביישומים ECG, למשל, הקיצוץ בגובהו מוגדר בדרך כלל סביב 0.05 הרץ כדי לשמר את המידע ST-Segment תוך הסרת סחף בסיס.

Band-Pass Filter

מסננים של Band-pass משלבים מאפיינים גבוהים ונמוכים להחלפה נמוכה כדי לבחור טווח תדר מסוים של עניין תוך דחיית סחף נמוך ורעש גבוה.מסננים אלה חיוניים ביישומים שבהם האות של עניין תופסת להקה בתדר מוגדר היטב.

באמצעות רכיבים מדויקים הזמינים מסחרית, רוחב פס של 0.38-44 הרץ (± 5%) ניתן ליישם, מתאים עבור רוב יישומי ECG ו-EEG. זה מראה כיצד עיצוב מסנן פעיל מתאים את התגובה תדירות להתאים לדרישות ספציפיות של אותות ביו-רפואיים שונים.

המונחים:

מסננים של Notch, הנקראים גם פילטרים של הלהקה או להקות ללא הפסק, מעצימים להקה תדר צר תוך העברת כל התדרים האחרים.היישומים הנפוצים ביותר בהפעלת כלי הרכב דוחים התערבות קו חשמל ב 50 הרץ או 60 הרץ, בהתאם לאזור הגיאוגרפי.

מסננים Active Notch באמצעות דגימת ספקטרום יכולים להשיג תנופה גבוהה מאוד בתדירות ה- tch עם השפעה מינימלית על תדרים סמוכים.הגורם האיכות (Q) של ה- tch קובע כמה צר הלהקה הדחייה הוא, עם ערכי Q גבוהים יותר המספקים סינון סלקטי יותר, אך גם רגישות גדולה יותר לסובלנות רכיב.

המונחים: Op-Amp Instrument

הבנה מקורות רעש

רעש במעגלי דגימה מקורם ממקורות מרובים כולל רעש תרמי במתנגדים, ירי רעש בצומת מוליכים למחצה, ורעש flicker (1/f רעש) במכשירים פעילים.הבנת מנגנוני הרעש האלה חיונית לתכנון מערכות כלי מכשור בעלות ערך נמוך המסוגלות למדוד אותות מיקרו-וולטר.

רעש עצום נובע מתנועת נושאות ומראה רעש לבן, בעוד רעש flicker (1/f) דומיננטי בתדרים נמוכים וגרם על ידי מלכודת מטען במאקסאפטס, עם רעש נורה להיות קטן בעיצובים CMOS. כל מקור רעש דורש אסטרטגיות מייגציה שונות בתהליך עיצוב המעגל.

רעשים ועונשים

רעש רצוי בחשיכה מייצג את מתח הרעש המקביל או הנוכחי בקלט המגבר אשר יפיק את רעש הפלט הנצנצנצף. מדד זה מאפשר השוואה הוגנת בין עיצובים מגבר שונים ומסייע לחזות את יחס האות-לא-אין ניתן להשיג ביישום מסוים.

מגבר תפעולי נמוך המותאם במיוחד ליישומים ביו-רפואיים כגון ECG ו-EEG רכישת אות יכול להשיג רעש מועדף של כ 9.5 nV / ⁇ Hz ב 1 kHz, רווח פתוח של 84 dB, מוצר בעל ערך של 1.2 מהרץ, וצריכה רק 87 מיקרו-W של כוח מ-1.8 V.

טכניקות אופטימיזציה

השגת ביצועי רעש מצוינים מבלי להסתמך על טכניקות מורכבות כמו ייצוב חיתוך או אפס אוטומטי אפשרי על ידי התמקדות אופטימיזציה ברמת טרנזיטור, הטיה נכונה, ובחירת טופולוגיה כדי למזער רעש תרמי ו flicker, וכתוצאה מכך עיצוב פשוט אך יעיל.

אסטרטגיות להפחתה של רעש מעשי כוללות בחירת מכשירים של דגימת שומן נמוכים המתאימים למגוון התדירות של עניין, צמצום ערכי התנגדות במסלולי אות קריטיים כדי להפחית רעש תרמי, באמצעות טכניקות מקרקעות ומגן, וליישם סינון מתאים כדי להגביל את רוחב הפס הרעש רק מה נדרש עבור היישום.

תוצאות חיפוש עבור Noise

המקור מרתיע אינטראקציה עם הרעש הנוכחי של הדגול כדי ליצור רעש מתח נוסף בקלט.אפקט זה הופך משמעותי במיוחד עם מקורות ריכוז גבוה, שבו אפילו זרמי הטיה ברמת פיקופאר יכולים לייצר מתחים ברמה מיקרו-וולטר.

זרם הטיה Input (Ib) זורם דרך ההתנגדות של מקור המגבר יוצר מתח מהפך נוסף שיש להוסיף לשגיאות קלט, ומקורות אותות אימפולסיבי גבוה יכולים לגרום לבעיות מהירות חמורות עם מגברי קלט דו קוטביים, כך ביישומים אלה מוטות הטיה נמוכה הנוכחי FET-inputs מומלץ למזער שגיאות עם התנגדות גבוהה מאוד.

יישום Instrumentation

אלקטרוקרדיוגרפיה (ECG) Signal Process

מערכות אלקטרוקרדיוגרפיה (ECG) מודדות פעילות לב לאורך זמן על ידי מדידת פוטנציאלים חשמליים על פני השטח של רקמת החי, עם גירויים עצביים התכווצויות שרירים שזוהו על ידי מדידה של הזרם האקוניים בגוף באמצעות אלקטרודה ביופוטנטית.זה ECG מציג אתגרים ייחודיים עבור עיצוב מגבר עקב מגברה קטנה שלה ואת נוכחותם של DC גדול.

במקרה של ECG, המתח השונה על פני חזה של אדם (סימן לב) הוא בדרך כלל 1.8 מ"ר באמפליטוד רכיבה על ערימה של עד 300 mV, ואת enormity של ה- dc offset, בהשוואה לאות לב, מגביל את כמות הרווח החל מגבר הקדמי.

מעצבים משתמשים לעתים קרובות במסילות גדולות של ±7.5 V כדי להתמודד עם הסביבה החמורה כי מכשיר ECG חייב לעבוד, כגון חדרי הפעלה (ORs), שבו מעגל חזית ECG יראה אותות מפרשים כגון blation, קטגוריה חשמלית, הרס, נפיחות חיצונית, קצב פנימי, קצבה H-field מטלורי, ומספר רב של אותות אחרים, כמה אותות רכבת גבוהה יותר כדי לאפשר מעצבי רכבת.

אלקטרונספילוגרפיה (EEG) Amplification

אלקטרונספילוגרפיה (EEG) היא כלי אבחון נפוץ בפרקטיקה קלינית המספק חלון חיוני כדי להתבונן בפעילות התפקודית בתוך המוח, והתפתחויות האחרונות במכשירים אלחוטיים ורשתות תקשורת סלולרית אפשרו חיבור נתונים בזמן אמת בין מכשירי EEG לבתי חולים הממוקמים מרחוק.

מגבר סוללות-מופת ל-EEG מכיל מגבר מכשיר, שני מגברים שאינם מונעים, שני מסננים בגובה גבוה, ופילטר נמוך, והוא מסוגל להגדיל את אותות EEG מעל 10,000 פעמים עם מפגע גבוה, רעש נמוך, גודל קטן ומשקל נמוך.

הגדלה הראשונה של אות EEG משתמשת במגבר מכשיר INA118, המציע דיוק מעולה, יש יחס דחייה מצב נפוץ גבוה (CMRR) והוא מסוגל להגביר את הבדל האות הקטן לטווח מיקרו וולט, עם CMRR גבוה (כ 110 dB) להיות קריטי בגלל פוטנציאל גבוה יחסית חצי גבוה בגל האלקטרודה.

אותות EEG של עניין הם בטווח של 10 μV עד 100 μV, על פני טווח התדר של 1-50 הרץ, הדורש שיפור נמוך מאוד עם תשומת לב זהירה עיצוב ממשק אלקטרודה ודחייה משותפת.

אלקטרומיוגרפיה (EMG) Systems

אלקטרומיוגרפיה (EMG) מתעדת את הפעילות החשמלית המיוצרת על ידי שרירי השלד, להקליט סוגים שונים של אותות שרירים מרגיעה פשוטה משוב עצבי מורכב במהלך שיקום שבץ, עם אותות EMG שנרכשו מאלקטרודות מוחלים על פני או סמוך השרירים להיות במעקב ומנציג יחידת המגבר, בדרך כלל מורכב מגברים שונים ביצועים גבוהים.

אותות EMG בדרך כלל יש יותר מאשר אותות EEG אבל עדיין דורשים עיצוב מגבר זהיר כדי להשיג יחס אות נאותה לרעש.התוכן התדירות של אותות EMG משתרע בתדרים גבוהים יותר מאשר ECG או EEG, הדורש מגבר עם תכונות רוחב פס מתאימים.

דרישות עיצוב נפוצות עבור מגברי ביו-רפואי

מגברי ביו הם מבודדים מבחינה גליונית, בעלי ביצועים גבוהים פוטנציאל ביולוגי משתנה אופטימיזציה כדי למדוד מגוון רחב של אותות ביולוגיים כגון ECG / EKG, EMG, EOG, ו EEG הקלטות, שנעשו במיוחד עבור רכישת אותות ביולוגיים כגון פוטנציאל פעולה ותנודתיות מתח פני השטח, עם יחס אימפולס גבוה ודחייה נפוצה (RR) תמיכה משופרת על פני רוחב פס גבוה.

מגבר תפעולי הם חיוניים ב- bioרפואי אנלוגי חזיתות, המשמש להגדלת אותות פיזיולוגיים חלשים כמו ECG, EEG ו- EMG השוכנים בטווח המיקרו-וולטים ל- מילימטר, מה שהופך את הפחתת המידות והנאות גבוהה להגדלת ההגברה חיונית, הדורש רעש נמוך מועדף כדי לשמור על איכות וצריכת חשמל נמוכה עבור מכשירים רפואיים ניידים ויפים.

המונחים: shapeing

הבוגרקול Amplification

ה-thermocouples לייצר מתחים קטנים מאוד ביחס להבדלים בטמפרטורות, בדרך כלל בטווח של מיקרו וולט לדרגה Celsius. הגדלת אותות אלה דורש הדגימות עם מתח נמוך מאוד, סחף נמוך וביצוע רעש מעולה.בנוסף, צומת קר חייב להיות מיושם כדי לספק המדידות טמפרטורה מוחלטת מדויקת.

מגברי Instrumentation הם אידיאליים עבור יישומים thermocouple כי הם מספקים תנופה גבוהה קלט, חיסול השפעות טעינה על צומת thermocouple, ו דחייה נפוצה מעולה כדי לחסל שגיאות לולאה הקרקע. התאמות יחיד-resistor מאפשר קל להתחמת עבור סוגים שונים של thermocouple עם רגישות משתנה.

גשר סטרין גאוג' גשר Amplification

מדדי סטרין מוגדרים בדרך כלל סידורי גשר חיטה המייצרים מתחים שונים קטנים יחסית למתח מכני. אותות אלה דורשים קצבה מדויקת עם CMRR גבוה כדי לדחות את המתח המשותף הנוכחי בפלט הגשר תוך כדי הגדלת האות הקטן השונה.

יישומים תעשייתיים וצרכנניים רבים דורשים מדידה ושליטה של תנאים פיזיים, כגון מדידות של טמפרטורה ולחות בתוך צמח חלב כדי לשמור באופן מדויק על איכות המוצר, או שליטה מדויקת של הטמפרטורה של פראנס מפלסטיק לייצר ציון מסוים של פלסטיק, שינויים אלה בתנאים פיזיים חייבים להיות מומרים לכמויות חשמליות באמצעות טרנסנפצים, ולאחר מכן מוגבר.

הגדלת הגדלה עולה בתחנות להעצמת הגשר כי ניתן להגדיר אותם כדי לספק את הרווח הדרוש תוך שמירה על מתח הציטוט הגשר בגבולות בטוחים.התערות גבוהה מונעת טעינה של הגשר, אשר אחרת יציג שגיאות מדידה.

לחץ Transducer Interverse

חומרים מתח, במיוחד סוגים משככי כאבים, לעתים קרובות להשתמש בתצורה של גשר בדומה לאמד זנים. אותות הפלט הם בדרך כלל בטווח ה- מילימטריוט לשינויים בלחץ בקנה מידה מלא, הדורשים קצבה מדויקת עם פיצוי טמפרטורה כדי להשיג המדידות מדויקות על פני טווחי טמפרטורה תפעול רחב.

מעגלי Op-amp עבור חומרים לחץ על transducers חייב לקחת בחשבון עבור חיישן מסט, ורגישות עם טמפרטורה, ולא לינאריות. רב-שלב amplification עם סינון מתאים מסייע לחלץ את אות הלחץ תוך דחיית רעש סביבתי והתערבות מושרה רטט.

pH אלקטרודה Amplification

אלקטרודות pH מציגות את אחת דרישות התניית האות המאתגרות ביותר בשל אי מיצוי התפוקה הגבוהה ביותר שלהם, לעתים קרובות מעל 100 megohms.זה דורש מגבר עם תנודות קלט בטווח teraohm ו זרמי הטיה קלט בטווח העובר כדי להימנע מטעינה שגיאות.

JFET או MOSFET קלט הדגימות הם חיוניים עבור יישומי מדידה pH. המגבר חייב גם לספק פיצוי טמפרטורה מאז רגישות אלקטרודה pH משתנה עם טמפרטורה. הגנה נכונה וטכניקות שמירה הם קריטיים למנוע איסוף רעש ו זרמי דליפה מדיוק מדידה.

מערכת ניהול נתונים

אדריכלות: Front-End Architecture

החזית האנלוגית (AFE) של תנאי מערכת רכישת נתונים אותות מחיישנים לפני דיגיטציה.זה כולל בדרך כלל את ההגברה, סינון והחלפת רמת ההתאמה למגוון הקלט של המריור האנלוגי-ל-דיגיטלי (ADC). Op-amps ממלא תפקיד מרכזי בכל אחד מהפונקציות הללו.

AFE מתוכנן היטב ממקסם את השימוש בטווח דינמי של ADC על ידי דרוג אות החיישן כדי לכבוש כמה טווח קלט ADC ככל האפשר ללא קידוד.זה דורש רווח זהיר ושיקול של קיצוניות אות כולל רעש, מהפך ורמות אות מקסימליות הצפוי.

מניעת הטמעה

מסננים נגד הפליה מונעים אותות ורעש מתקפלים בחזרה אל רוחב הפס המדידה במהלך תהליך הדגימה.פילטרים אלה חייבים לספק תנופה נאותה בתדרים מעל תדירות Nyquist (חצי קצב הדגימה) תוך שמירה על תגובה שטוחה ושלב ליניארי בפס המעבר.

מסנן Active Anti-aliasing באמצעות phos מציעים ביצועים מעולים בהשוואה עיצובים פסיביים, מתן תכונות חותכות חדות ללא אובדן החדרה.מספר סנטימטר Butterworth או מסננים Bessel מבוצעים בדרך כלל באמצעות שלבים cascaded Sallen-Key, עם כל שלב לתרום לתגובה הכוללת של סינון.

ערוצים מרובים

מערכות רכישת נתונים מרובות ערוצים משתמשים לעתים קרובות במספרים אנלוגיים כדי לשתף ADC אחד בין ערוצי קלט מרובים.זה דורש שיקול זהיר של זמן התיישבות, כפי שמגבר חייב להתיישב לערך הסופי לאחר כל מתג ערוץ לפני המרה ADC מתחיל.

מגברי דגימות או מעגלים של מעקב והחזקת באמצעות דגימת מאובנים יכולים לשפר את דרך הפלט במערכות מרובותxed על ידי לכידת ערך האות והחזקתו קבוע במהלך תקופת ההמרה ADC.זה מאפשר ל- Multiplexer לעבור לערוץ הבא בעוד ההמרה הנוכחית משלימה.

המונחים: single-Supply Operation Considerations

מערכות מודרניות רבות של רכישת נתונים פועלות ממתחי אספקה בודדים כדי להפחית את צריכת החשמל ולפשט את עיצוב אספקת החשמל.זה דורש הדגמות המסוגלות לקלט מסילות רכבת ופעולת התפוקה כדי למקסם את הטווח הדינמי בתוך מתח ההיצע המוגבל.

פעולה חד-פעמית מציגה אתגרים כולל טווח קלט משותף מוגבל וצורך רשתות הטיה DC כדי למקם רמות אות כראוי.עיצוב זהיר של רשתות הפיכה ודור מתח הפניה מבטיח ניתוח תקין בטווח אות מלא.

המונחים:

מיקרופוני Preamplifier

Microphone preamplifiers חייב לספק הסמכה נמוכה של אותות קטנים שנוצרו על ידי אלמנטים מיקרופון תוך שמירה על רוחב פס רחב ועיוות נמוך. סוגים מיקרופון שונים כולל דינמי, condenser, וחשמל דורש מעגלים שונים, אבל כל ליהנות מזיהום מבוסס דגימה.

דימות בעלות רוחב פס רחב ועיוות הרמוני נמוך הם חיוניים עבור יישומים אודיו נאמנות גבוהה.המפיץ חייב גם לספק תנופה נאותה התאמה עבור סוג המיקרופון ועשוי לכלול את הדור כוח pantom כוח עבור מיקרופון condenser.

Active Tone Control Circles

מעגלים של בקרה טונים פעילים באמצעות דגימת הדגמה מספקים תגובה בתדרים הניתנים להתאמה בעיצוב אותות אודיו.עיגולים אלה מציעים יתרונות על בקרת בטון פסיבית כולל אובדן הוספת, היכולת לספק הן דחיפה והן חיתוך, ואינטראקציה מינימלית בין בקרות בס וטרבל.

משוב רב להתנצלות ותצורת מסנן המדינה-variable מאפשרות פונקציות השוואתיות מתוחכמות עם שליטה מדויקת על תדירות מרכז, רוחב פס ורווח. מעגלים אלה מוצאים יישומים בקונסולות אודיו ערבוב קונסולות, דיפרנים גרפיים, ופמפרמנט שווים.

הפצת אודיו Amplifiers

הפצת אותות אודיו buffer ומניעה מספר תפוקה מבלי לטעון את המקור. Op-amps המוגדר כ-אחדות-gain buffers או מגברי again נמוך לספק את יכולת הנהיגה הנוכחית הנדרשת להאכיל יעדים מרובים תוך שמירה על שלמות האות.

תפוקה נמוכה והיכולת לנהוג עומסים קיבוליים הם דרישות קריטיות עבור מגברי הפצה. יציבות יש לשמור בעת נהיגה כבלים ארוכים, אשר עשוי להציג עומס קיבוליבי משמעותי בתדרים גבוהים.

טכניקות עיצוב מתקדמות

המונחים: Voltage Compensation

מתח הילוך מייצג את המתח השונה שיש ליישם על קלטות הדגה כדי לכפות את הפלט לאפס. בעוד שדגמי דיוק מודרניים יש מתחים מחלחלים בטווח המיקרו-וולט, אפילו אלה מלמטה קטן יכול להיות משמעותי כאשר מגבירים אותות קטנים מאוד או באמצעות רווח גבוה.

טכניקות פיצוי Offset כוללות טריזיט חיצוני באמצעות רב-ממדים המחוברים ל- offset Zero pins, מעגלים לאפס אוטומטי כי מדי פעם למדוד וביטול מסט, ומגברים ממריצים עמידים על ידי חיתוך המאמת את האות כדי למנוע מלמטה נמוך וסחף.כל טכניקה מציעה פערים מסחריים שונים בין מורכבות, צריכת חשמל, ביצועים.

אסטרטגיות Drift Minimization

סחף טמפרטורה של מתח וזרם הטיה יכול לגרום שגיאות משמעותיות במערכות מכשירים מדויקים הפועלים על פני טווחי טמפרטורה רחבים.בחירת הדגמות עם מפרטי סחף נמוך היא הצעד הראשון, אבל טכניקות עיצוב מעגלים יכולות למזער עוד יותר את ההשפעות של סחף.

שיקולי עיצוב תרמיים הכוללים כיור חום הולם, בידוד תרמי ממרכיבים המייצרים חום, ורשתות פיצוי טמפרטורה עוזר לשמור על דיוק על טמפרטורה.ביישומים קריטיים, חיישני טמפרטורה ואלגוריתמי תיקון דיגיטליים יכולים לפצות על סחף חי.

טכניקות שמירה והגנתיות

שמירה כוללת סביב צמתים מעגליים בלחץ מונע באותו פוטנציאל כמו הצומת, ביטול זרמי הדלפה אשר אחרת יזרום דרך התנגדות בידוד או על פני משטחים מעגלים מודפסים.טכניקה זו חיונית למדידת אותות ממקורות מאוד גבוהה.

מגן נכון מגן על מעגלים רגישים מהתערבות אלקטרומגנטית.מגן חייב להיות מחובר לנקודת ההתייחסות המתאימה, בדרך כלל אות קרקע או מתח משותף-מודה, כדי לדחות ביעילות התערבות מבלי ליצור לולאות קרקע או להציג רעש נוסף.

יד ימין ו Common-Mode Feedback

בהרכב ביו-רפואי, מעגל ימין המונע (DRL) מקטין באופן פעיל את המתח המשותף על המטופל על ידי האכלה בחזרה אות מועתק.טכניקה זו משפרת באופן משמעותי את הדחייה של התמותה המשותפת ומפחיתה את הסיכון של מגבר מנקה עקב מתחים גדולים.

המעגל DRL חש את המתח המשותף של מכשיר הקלט, מרתיע ומגביר אותו, ואז דוחק אותו בחזרה לחולה באמצעות התנגדות בעלת ערך גבוה.זה לולאת משוב שלילית מדכאת באופן פעיל את ההתערבות המשותפת, תוך שמירה על בטיחות המטופל באמצעות הגבלת זמן הנוכחית.

שיקולים עיצוביים מעשיים

כוח אספקה

אספקת חשמל נכונה ניכוי הוא חיוני עבור ניתוח תמונה יציבה וביצועים ללא רעש. Decoupling capacitors להציב קרוב פיות כוח הדגום לספק נתיבים לזרמים גבוהים, למנוע כוח לספק רעש מהפיכה לתוך נתיב האות.

שילוב של ערכי capacitor משמש בדרך כלל, עם קיבולים אלקטרוליטיים גדולים יותר המספקים דלגן נמוך וציפוי קרמיקה קטנים יותר לטפל טרנסים גבוהים.המיקום הפיזי ו routing של אלה capacitors משפיע באופן משמעותי על יעילותם.

המונחים: PCBout Best Practices

פריסת לוח מעגלים מודפסת יש השפעות עמוקות על הביצועים של מעגלי דיפר דיוק אמפ. צומת גבוה חייב להיות נשמר קצר ושומר על כדי למנוע דליפה ו איסוף רעש. מטוסים קרקע לספק נתיבי החזרה נמוכה מגן מפני הפרעה, אבל חייב להיות מתפצל בזהירות כדי למנוע לולאות קרקע.

ספרדית אנלוגיה ודיגיטלית, באמצעות כוכבים מעומקים מעגלים רגישים, ושמירה על סימטריה בנתיבי אות שונים כולם תורמים לביצועים אופטימליים.מיקום קומפלקס צריך למזער קיבולים טפיליים והפיכה בין חלקי מעגל.

בחירה וסובלנות

בחירה אחראית משפיעה באופן משמעותי על ביצועי המעגל, במיוחד באפליקציות דיוק.כדי למזער את לכידת הרעש ולהימנע מהצגת חוסר איזון בקלט הביומפלר, הסובלנות של חוסר הנמנע של בני הזוג המתנגדים היא קריטית, ולכן יש צורך לבחור בין הסובלנות הנמוכה.

סרט מתכת מתנגד מציעים יעילות טמפרטורה טובה יותר ורעש נמוך יותר מאשר סוגי ייצור פחמן.ביישומים קריטיים, רשתות התנגדות עם משככי טמפרטורה תואמים לשמור על דיוק היחס על הטמפרטורה. Capacitor בחירת חייב לשקול ספיגה דיאלקטרית, טמפרטורה יעילה, והתנגדות סדרה שווה ערך בהתאם היישום.

יציבות וסגיעה

יציבות Op-amp תלויה בשמירה על שולי שלב נאותה בלולאת משוב. Capacitive טעינה, במיוחד כאשר נהיגה כבלים ארוכים או קלטות מרובות, יכול להפחית את שולי שלב ולגרום לטכניקות של התחזות או טבעת. Compensation כולל הוספת התנגדות סדרה בפלט או באמצעות משככי משוב עוזר לשמור על יציבות.

כמה דגי האופים דורשים רכיבים פיצוי חיצוני עבור תצורה מסוימת של רווח, בעוד אחרים לפצות על יציבות אחדות-גאין.הבנת דרישות הפיצויים והמגבלות של דגימת האופי הנבחר חיונית לניתוח מעגלים אמין.

מגמות מתפתחות וטכנולוגיות

שילוב של Instrumentation Amplifiers

מגברי מכשירים משולבים מודרניים משלבים את שלוש הטופולוגיה של הדגמת עם מתנגדים מדויקים לייזר-טפור בחבילה אחת, המציע ביצועים מעולים בהשוואה ליישום דיסקרטי.המכשירים האלה מספקים CMRR מעולה, הילוך נמוך וסחף נמוך עם רכיבים חיצוניים מינימליים.

מגברי ביצועים ניתנים לתוכנה מאפשרים שליטה דיגיטלית של הגדרות רווח, לפשט מערכות מדידה מרובות טווח. חלק מהמכשירים משלבים תכונות נוספות כולל הגנת קלט, מכופרים התייחסות ויכולות אבחון, צמצום המורכבות הכוללת של המערכת.

Auto-Zeroing ו- Chopper-Stabilized Amplifiers

מגברי אפס אוטומטי מודדים מעת לעת וביטול המתח שלהם מהפך, השגת מתחים מפענח בטווח המיקרו-וולט עם סחף מינימלי.מכשירים אלה משתנים בין מדידה לבין הגדלת האות, באמצעות טכניקות מעבורות לאחסון ומצע השבר.

מגברי צ'ופר-הערעורים את אות הקלט לתדירות גבוהה יותר שבה רעש 1/f הוא רשלני, מגביר אותו, ואז משמידים בחזרה ל- DC.טכניקה זו כמעט מבטלת את ההתחלה והסחף תוך צמצום רעש נמוך, מה שהופך את המגברים האלה אידיאליים עבור המדידות דיוק DC.

כוח ואנרגיה - דרישות מזעזעות

ההתפשטות של רשתות חיישן אלחוטיות ואינטרנט של הדברים מניעה דרישה לדגמי אולטרה-נמוך שיכולים לפעול ממקורות קצירת אנרגיה.אפקטים מודרניים של כוח נמוך כוח להשיג זרמי nanoampere quiescent תוך שמירה על רוחב פס נאותה וביצוע רעש עבור יישומים רבים חיישן.

טכניקות ניהול חשמל כולל רכיבה על אופניים חובה, שבו המגבר מאלץ למטה בין המדידות, להאריך את חיי הסוללה במכשור נייד.עיצוב זהיר מבטיח כי ערות וסידור פעמים לא להתפשר דיוק מדידה או דרך חישוב.

עזרה דיגיטלית וגישות היברידיות

גישות אנלוגיות-דיגיטליות היברידיות משלבות מעגלים מסורתיים של דגי אומגה עם עיבוד אותות דיגיטליים כדי להשיג רמות ביצועים קשה להשיג עם טכניקות אנלוגיות טהורות.קליברציה דיגיטלית יכולה לפצות על ההתחלה, להשיג שגיאות, ולא ליניאריות, בעוד סינון הסתגלות מסירת הפרעה.

מיקרובקרים עם תחזיות אנלוגיות משולבות כולל תצלומים, ADCs, ו-דיגיטל-ל-אנטלוגים להמיר עיבוד אותות מתוחכמות בחבילות קומפקטיות בעלות נמוכה.פתרונות משולבים אלה מפשטים את עיצוב המערכת תוך מתן גמישות באמצעות תצורה של תוכנה.

בדיקות ואפיון

המונחים: Voltage Measurement

מתח קלט מכווץ דורש טכניקה זהירה כדי להבחין את ההתחלה הטבוע של הדגה מן מתחים תרמואלקטריים שנוצר בצומת מתכת dissimilar בהגדרת הבדיקה.שימוש בחיבורים נחושת-ל-קוקפר, צמצום ⁇ טמפרטורה, ומאפשר זמן התיישבות תרמית נאותה לשפר את דיוק המדידה.

מתח ה-Fightset ניתן למדוד על ידי uring את ה- תצורה כגבר בעל השפעה גבוהה ומדיד את מתח הפלט עם קלטות קצר יחד. Dividing את מתח הפלט על ידי הרווח מניב את מתח ה-Fretset. מדידות מרובות עם חיבורי קלט הפוכה עוזרות להתנתקות מאפקטים תרמואלקטריים.

שיטות בדיקה CMRR

מבחן יחס דחייה משותף כרוך יישום מתח משותף-מודה לשתי קלטות תוך מדידה של שינוי התפוקה המתקבל. CMRR מחושב כיחס של מתח משותף-מודה למתח השגיאה המשוער של קלט.בדיקה בתדרים מרובים מגלה את התלות תדירות של CMRR.

בדיקות CMRR מעשי דורשות תשומת לב זהירה להגדרת מדידה כדי להימנע מלהציג שגיאות דרך לולאות קרקעיות או הפיכה קיבולית.מדידות שונות באמצעות מגברי מכשירים מדויקים או מגברי מנעול משפרים את דיוק המדידה, במיוחד עבור ערכים CMRR גבוהים.

טכניקות מדידה רעש

מדידות רעש דורש ציוד מיוחד כולל חומרים טרום-תזונה נמוכים, מנתחי ספקטרום, וסביבות מבחן מוגן. רעש רצוי חתיכה נמדד בדרך כלל על ידי תצורת הדג עבור רווח גבוה וניתוח ספקטרום התפוקה, ולאחר מכן חלוקת על ידי הרווח כדי להשיג את הערך המועדף על קלט.

מדידות רעש חייבות לקחת בחשבון את רוחב הפס של מערכת המדידה ואת התרומה של מקורות רעש חיצוניים.מגן נכון, ריצוף וסינון להבטיח כי רעש נמדד מייצג את המכשיר תחת בדיקה ולא התערבות סביבתית.

תדירות תגובה Characterization

מדידות תגובה תדירות לחשוף את רוחב הפס, תגובה שלב, ואת שולי היציבות של מעגלים דגי הדגמה. Network מנתחrs לספק נתונים תגובה תדר מקיף, בעוד oscilloscopes עם גנרטורים פונקציה מציעים חלופות פשוטות יותר עבור סיווג בסיסי.

בדיקות תגובה שלב מספק תובנה ליישב זמן, overshoot ו- Ringing מאפיינים. פרמטרים אלה הם קריטיים עבור יישומים הדורשים התיישבות מהירה, כגון מערכות מרובותxed של רכישת נתונים או מעגלים מדגם-and-hold.

בעיות נפוצות

אובססיה וחוסר יכולת

אוסוציאציה במעגלי דגי דגימה בדרך כלל נובעת שולית לא מספקת עקב טעינה קיבולית, פיצוי לא תקין, או נתיבי משוב טפילטיים.זיהוי תדירות הווסת עוזר לאבחן את הסיבה - תנודות גבוהה חנק מציע עומס קיבולי או בעיות פריסה, בעוד oscillation נמוך עשוי להצביע על פיצוי לא מספיק.

פתרונות כוללים הוספת התנגדות פלט סדרה לבודד עומסים קיבוליים, באמצעות משוב קפיצומי כדי להפחית את רווח גבוה ספאם, שיפור אספקת החשמל decoupling, וקידוד PCB הפריסה כדי למזער קיבולים קצבים והשכלה. במקרים מסוימים, בחירת דגימה שונה עם תכונות יציבות טובות יותר עשוי להיות נחוץ.

רעש מופרז

בעיות רעש יכולות לנבוע ממקורות מרובים כולל את הדג עצמו, מתנגד רעש תרמי, רעש אספקת חשמל, הפרעה אלקטרומגנטית, הלולאות קרקעיות. לפתרון בעיות שיטתיות כרוך בפירוק כל מקור פוטנציאלי ומדידה את התרומה שלו לרעש הכולל.

הפחתה של רעש דורשת התייחסות לכל המקורות המשמעותיים.זה עשוי לכלול בחירת דגימת אפי-תזונה נמוכים, צמצום ערכי התנגדות, שיפור סינון אספקת החשמל, הוספת הגנה, יישום שיטות ריצוף נאות, והגבלת רוחב פס רק למה שהבקשה דורשת.

DC Offset ו- Drift בעיות

עודף DC או סחף יכול לגרום מתח הדבקה של דגימת שומן, הטיה הנוכחית זורם דרך אימפולס מקור, מתחים תרמואלקטריים, או זרמי דליפה.

פתרונות כוללים בחירת דגימת עופרת עם מפרטי ריצוף נמוכים יותר וסחף, צמצום של עכבות מקור, באמצעות שימוש בטכניקות ביטול ההתחלה, יישום פיצוי טמפרטורה, והפעלה של שמירה כדי להפחית את זרמי הדלפה.בכמה יישומים, הפיכה ACling או אוטומטי אפס טכניקות לחסל DC לחלוטין.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

ריצוף בחוץ מתרחש כאשר האות עולה על טווח מתח פלט של דגי ה- O-amp, אשר בדרך כלל מוגבל בתוך תנופה או שניים של מסילות האספקה עבור דגימת סטנדרטיים. Rail-to-rail פלט דגימה יכול להתנדנד קרוב יותר לאספקה אבל עדיין יש כמה הגבלה.

מניעת משיכה דורש להבטיח כי האות הצפוי המקסימלי, כולל מפולת, רעש, ו transients, נשאר בתוך טווח הפלט של הדג.זה עשוי לכלול התאמת רווח, הוספת פיצוי מכווץ, באמצעות מתח אספקה גבוה יותר, או בחירת רצף תפוקה אוטומטית לשברירי עבור יישומים חד-פעמיים.

דוגמאות עיצוב אמיתי בעולם

עיצוב ECG Monitor

מערכת הקלטה דלת-עוצמה (ECG) עם חסימה אולטרה-גבוהה מאפשרת שימוש באלקטרודות ארוכות טווח, יבש, משלב מודול Bluetooth בעל כוח נמוך לקישוריות אלחוטית, משתמש בהמרות דיגיטלית ותקשורת אלחוטית מאובטחת עם מודול Bluetooth הממלא את תקן ציוד חשמלי EN 60-1-2 601, עם המערכת כולה צריכת 33A של אספקה נוכחית עם 4.8 כוח עבור מכשיר Bluetooth עבור תקן סטנדרטי של 2A רק כדי להפעיל את תקן ציוד חשמלי סטנדרטי של 24.8 שעות הפעלה אוטומטית.

דוגמה זו מראה כיצד ניהול חשמל זהיר ועיצוב מעגלים מאפשר כלי רפואי נייד עם חיי סוללה מורחבים.הצריכה האנלוגית הנמוכה ביותר נובעת מבחירת דגימות כוח נמוך מתאים וקידוד הטופולוגיה המעגלית ליעילות.

מערכת מדידה של טמפרטורה רב-Channel

מערכת מדידה של ריבוי ערוצים באמצעות thermocouples דורשת מגברי מכשירים עבור כל ערוץ, צומת קר, מסננים נגד-aliasing, ומספר מגברי ההנעה מספקים את הרווח הדרוש ו CMRR כדי להגביר את מתחי התרמוסקופ הקטן תוך דחיית התערבות משותפת.

פיצוי צומת קר יכול להיות מיושם באמצעות חיישן טמפרטורה מדויקת בצומת ההתייחסות בשילוב עם שולחן תצפית או חישוב פולינומי כדי ליצור את מתח הפיצוי המתאים. Active סינון מסיר רעש גבוה ⁇ לפני דיגיטציה, בעוד המספר מאפשר ADC יחיד לשרת ערוצים מרובים.

עקבו אחרי Weigh Scale Electronics

קשקשים במשקל אלקטרוני משתמשים בתאי עומס שנקבעו כגשרי חיטה המייצרים מתחים שונים קטנים ביחס למשקל החל.האלקטרוניקה לניידות אות חייב לספק רווח גבוה, לינאריות מעולה ויציבות על פני הטמפרטורה כדי להשיג את דיוק המדידה הנדרשת.

עיצוב טיפוסי משתמש במגבר מכשיר כדי להגביר את התפוקה של הגשר, ואחריו רווח נוסף וסינון שלבים. תמחור חשבונות עבור שינויים הרגישות של תאי העומס ואפס סחף. מאגרי calibration בחנויות calibration , והוא חל תיקונים כדי להשיג דיוק גבוה בטווח משקל מלא.

בקרת תהליכים תעשייתית Transmitter

משדרים תעשייתיים להמיר אותות חיישן לתפוקות לולאה נוכחיות סטנדרטיות, בדרך כלל 4-20 mA, לשידור על פני מרחקים ארוכים.שלב קלט משתמש מגבר מכשיר כדי לקבוע את אות החיישן, בעוד שלב הפלט ממיר את המתח לזרם מדויק באמצעות ממיר מתח אל-נוכחי המבוסס על דגימת מתח.

משדרים אלה חייבים לפעול באופן אמין בסביבות תעשייתיות קשות עם טווחי טמפרטורה רחבים, רעש חשמלי והבדלים פוטנציאליים קרקעיים פוטנציאליים.עיצוב Robust כולל הגנה קלט, סינון, בידוד, וקרקעות זהירה מבטיח ניתוח אמין בתנאים מאתגרים אלה.

שקיפות ודרכים עתידיות

מגבר תפעולי נשאר מרכיבים הכרחיים במערכות כלי שיט, מתן התניה של האות הדרוש כדי לחלץ מידע משמעותי מחיישנים וטראנסנפורים.עקרונות היסוד של עיצוב מעגל הדגמת - רווח רב-עוצמה, רוחב פס, רעש, מהפך ויציבות - להפוך את הבסיס לפיתוח מערכת מכשירים מוצלח.

מכשירים משולבים מודרניים מגבירים, מגברי אפס אוטומטי, עיצובים מקוטבים וממריצים את הגבולות של דיוק וביצועים, המאפשרים מדידות שהיו בעבר לא מעשיות או בלתי אפשריות.שילוב של טכניקות אנלוגיות ודיגיטליות יוצר מערכות היברידיות המשלבות את התכונות הטובות ביותר של שני התחומים.

ככל שטכנולוגיית חיישן מתקדמת ויישומים חדשים מופיעים, התפקיד של דגימת האופים בהרכב ממשיך להתפתח.מגמות לצריכת חשמל נמוכה יותר, גודל קטן יותר, קישוריות אלחוטית, ועיבוד אותות אינטליגנטי מניע חדשנות הן בטכנולוגיית המכשיר והן בטכניקות עיצוב מעגליות.הבנת היסודות הללו ולהישאר נוכחי עם עמדות טכנולוגיות מתפתחות כדי לפתח את הדור הבא של מערכות כלי הרכב.

(ב) בחיפוש נוסף של יישומי אדמירל תפעוליים וטכניקות עיצוב, משאבים יקר כוללים את ה-FLT:0Analog מכשירים עיצוב מרכז עיצובים של מרכז 1FLT:1, המציעה הערות יישום מקיף, כלי עיצוב ומאמרים טכניים.TheFLT:2Texas Instruments Amplifier Circuit Design Resourcess ו- 3FLT לספק תובנות נוספות ליישום מעגלי.

תוצאות חיפוש Key Applications

• (FLT:0Medical Instrumentation: EEG, EEG ו- EMG אותות מערכות הדורשות הגדלת רעש נמוך, CMRR גבוה, בידוד גליוני גבוה לבטיחות החולה
• (FLT:0) ,Industrial Sensing:FreaLT:1 , Thermocouple, Stress Transducer, ו- pH אלקטרודה איתות עם קצבה מדויקת וקצב פיצוי טמפרטורה
• (FLT:0) מערכות רכישה נתונים:FLT:1 , מועצות לוגיות מול ערוצים עם רווח הניתן לתוכנה, מסננים נגד-aliasing, ו-Silper-and-hold מעגלים עבור דיגיטציה מדויקת
• עיבוד אותות:0 (Audio Signaleur:FLT:1 מיקרופוני preamplifiers, בקרת טון פעיל, שוויון, והפצת מגברות עבור ציוד אודיו מקצועי וצרכנני
• (ב) ⁇ :0) , ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

הגמישות וביצועים של מגברי תפעול גורמים להם אבני בניין חיוניות על פני כמעט כל יישומי ההנעה.על ידי הבנת העקרונות הבסיסיים, יישום אסטרטגיות עיצוב מתאימות, ובחירת מכשירים מתאימים לדרישות ספציפיות, מהנדסים יכולים לפתח מערכות כלי שיט העומדות בדרישות הביצוע התובעניות ביותר תוך שמירה על אמינות, יעילות עלות וקלות השימוש.