הבנה של מגבר תפעולי

מגבר תפעול הם העורקים של עיבוד אותות אנלוגי, ביצוע משימות מעוקבים פשוטים לפילטרים פעילים מורכבים ואינטגרטורים. בעולם אידיאלי, דגימת אפי יציג רווח אינסופי, אפס מתח מכווץ, ואין וריאציות של הפרמטרים שלה לאורך זמן או טמפרטורה (Selpv) עם זאת, מכשירים אמיתיים בעולם מציגות קלט קטן אך לא אפסי ממתח - כלומר יש ליישם בין התצורה ל- 0C) באופן ישיר לטמפרטורה סטטית (ב) או לטמפרטורה מסוימת).

ד"רift מגיע מעיוותים של מוליכים למחצה יסודיים.בשלב קלט דו קוטבי, מתחי החסימה הבסיסית של הצמד השוני אינם מתאימים באופן מושלם; ההבדל מתבטא ככל שמשתנה הטמפרטורה, התקלות משנה, ייצור סחף תרמואלקטרי.ב CMV מגבר, וריאציות מתח והבדלים ניידות יעילים לגרום לתופעות דומות.

עקרון ההשתכרות של צ'ופר

ייצוב צ'ופר לוקח גישה שונה מהותית מאשר ניסיון להתאים טרנזירים או טמפרטורה להעריך את המעגל. במקום זאת, הוא מנצל הפרדה דו-קיום תדר: המגבר מעבד את האות הרצוי בלהקות תדר שבו מתפוררים וסחף למעשה הוסרו.זה מושג באמצעות דרך דרך דרך אות מגובשת-ממדונה הדומה למערכת תקשורת מודרנית.

האות הראשון עובר דרך מודולר חיתוך - קבוצה של מתגים המונעים על ידי שעון גלי מרובע, בדרך כלל החל מעשרות עד מאות קילורץ.המנטרול מכפיל את אות הקלט על ידי ±1, ביעילות לתרגם את ספקטרום קלט לתדירות חיתוך ואפקטים המוזרים שלה.הסימן המחושך בסופו של דבר נכנס הליבה העיקרית, אשר מספק את המתח הדרוש, באופן קבוע, לאחר התקף נמוך של חומר קידוד הראשון (מחץ) הוא מופעל על בסיס נמוך יותר, הוא מופעל על בסיס ראשון, הוא מופעלת, לאחר התקף הראשון עם קידוד הראשון עם קידוד הראשון מופעלת (מחץ נמוך).

מכיוון שתדירות חיתוך היא גם מעל רוחב הפס של האות (בדרך כלל 100× ל 1000 × גבוה יותר), מסנן ה- פאס נמוך יכול בקלות לדכא את הפריטים הלא רצויים. סחף תלוי טמפרטורה, 1/f רעש, ועיוותים טרנסטור מטופלים כולם מטופלים כמו הפרעות בתדר נמוך ושינויים מחוץ ללהקת האות.טכניקה זו יכולה להשיג מתחים מועדפים מתחת ל- 1 / μ ו- coefficients סטנדרטיים כמו בטווח הקצר / C-או קבוע, רק עם ביצועים מלאים.

כיצד ה- Modulation משפר את ד"רift Rejection

התובנה העיקרית היא ששרשרת החיתוך למעשה מכפילה את אות הקלט ואת ההתפרצות של המגבר על ידי רצפים אורטוקונים.סימן קלט עובר ריבוי (מדוייק לאחר מכן להרוס), אשר מבטלת את מתגים, בעוד שהשקה עוברת רק מול אחד רב-הכפלה (הוא מוזרק לאחר המנופים הראשונים ולפני השני), כך היא מופיעה כגל מרובע של פילטרים של התדירות של ה- DC, לאחר השגיאה מוגבלת, ולכן היא רק מ-D.

אדריכלות ושרשרת אותות

מגבר תפעולי מודרני משלב את כל המודולציה, הדגימה, וסינון שרשרת על אחד מונוליטי מת.אגרמת בלוק טיפוסי כוללת רשת קלט (בדרך כלל ארבעה מתגי MOSFET בתצורה), מגבר ליבה רחב בפס גבוה בעוד מגבר צלוליקט ייחודי, מסנן נמוך, אשר גם קובע את התדירות הכוללת של רבים משתמשים בגיעת דיוק גבוהה (אוטקטנטקטנטקטנטקט) עבור מתאם נמוך יותר (אונדקטנטקטנטקטנטציה) הוא פחות חשוב של מוצר).

השעון המעדיף נוצר על ידי אוסטרטור על שבב, חיסול הצורך רכיבי תזמון חיצוניים.המתגים מתוכננים בקפידה כדי למזער הזרקת המטען ושעון, אשר אחרת ליצור ספיגים שאריות בפלט. עיצובים מתקדמים משתמשים שערי שידור משלימים עם דמדומים טרנזיסטור, עיכוב שלב שעון, והתאמה לביטול המטען.

צ'ופר ריפפל ומיטו

למרות עיצוב זהיר, תהליך חיתוך באופן בלתי נמנע מייצר קרע בפלט - מתח AC קטן בתדירות חיתוך ותדירות ההפחתה שלה הרץ.הפעוט הזה, אם לא מטומטמים, יכול להשחית את אות הפלט, במיוחד במעגלים של מחסניות גבוהה (Dchip) להפחית את הקרע למספר מיקרו-וולטים RMS, אבל עבור יישומים אולטרה-קטיביים, במיוחד אם יש צורך ב-FD.

ביצועי מפתח ומה הם מתכוונים

(ב) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[[[1924]] [[1924

(FLT:0) Noise PerformanceFLT:1 דורש פרשנות זהירה. Chopper ייצוב כמעט מבטל 1 / F רעש כי מרכיבים רעש נמוך ⁇ Hz הם מודטים ומומסים משם. עם זאת, צפיפות רעש רחב מתח רעש רעש בולט עלייה מעט בגלל התקפל של רעש גבוה ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ממחיטה לתוך בסיס. a טיפוסי חיתוך יכול להראות 20- 30 / tâ â ¢ ¢ בדרך כלל t â ¢ ¢ t ¢ ¢ t ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ⁇ ⁇ ¢ ¢ ¢ ⁇ ⁇ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ¢ ⁇ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ⁇ ¢ ¢ ¢ â ⁇ ⁇ ⁇ ¢ ⁇ ⁇ ¢ ¢ ⁇ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ â ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ â ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) (ב) [15], [17] , [17] , [17] , [17] , [17] , [17] , [17] , [17] , [17] , [17] , [17] , [17] , [17] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

לדוגמה, ה- 0FLT:0.8551 מ- Analog DevicesFLT 1 הוא מגבר חיתוך קלאסי עם 1 μV מ- μV מ- 5 nV / ° C סחף, 30 nV / סגסוגת רעש צפיפות רעש, ו- GBW של 1 MHz הוא צורכת בערך 1 מ"א ופועל מ- 2.7 עד 5.5 V אספקת, מה שהופך אותו לדרגה עבור חיישן.

ניתוח רעש ב- Chopper Amplifiers

בעוד שקוע מייצב מבטל 1/f רעש, הוא מציג מנגנון רעש ייחודי: קפלובר של רעש גבוה מגבר הליבה הרץ בשל תהליך המודולציה.הטבע המדגם של המפרק למעשה משכפל את רעש ה- 45F המרכזי בדחיסות של מספרד של מדדי ה-V1 מגברי-DV1, ואז מסתמך על מספר אנרגיה זו לתוך בסיס.

טכניקות צ'ופר סטביליזציה לעומת טכניקות של אוטומטי-זירוז

מעצבים אנליסטים משווים לעתים קרובות את ייצוב חיתוך עם אפס אוטומטי (נקרא גם Autozero) אדריכלות. Both שואפים לבטל את ההתחלה וסחף, אבל הם להשיג זאת באמצעות אסטרטגיות שונות של תדירות-דומיין (אוטומט אפס) להשתמש שעון דו-אפואלה: במהלך השלב הראשון, קלטות של המגבר מקצרות את קצב הקול שלה, ואת ההתחלה מאוחסן על קפיטור; במהלך השלב השני, הוא גם מחלף קצר לאחר מכן, אך ורק מהפך נמוך של תהליך זה, אך לא מהפך לתדירות גבוהה של ירידה, אך ורק לאחר מכן, הוא גם כן, הוא מהפך קצר מדי פעם אחת מאות.

ייצוב צ'ופר, לעומת זאת, אינו מדגימה את האות - הוא מאמת את השגיאה ברציפות.זה תוצאות בתגובת תדר חלקה, בלתי מופרעת (לא מרעים) ונמוך 1/f הרעש.העונש הוא גבוה יותר ript ומעט גבוה יותר רצפת רעש פס רחב יותר מאשר מנקה אוטומטית של כוח דומה.

שיקולים עיצוביים ומגבלות ידועות

בעוד ש- αper-stabilized Op-amps מציעים דיוק DC יוצא דופן, הם מציגים כמה פריטים חיצוניים כי יש לנהל ברמת המערכת.המובן מאליו ביותר הוא FLT:0 ⁇ ripple או ביעילות 1 בתדירות חיתוך אותות מדויקים ורמות ההרמוניות שלה, למרות מסנן דואר אלקטרוני קצר יכול להופיע מיקרו-מפוס נמוך יותר של מ-מפוספסים רגישים יכול להופיע עם מיקרוסקופים רגישים של מיקרוסקופים נמוכים.

(FLT:0Charge הזרקת השעון והזנת השעון דרך FLT:1) מתגי MOSFET יוצרים גלימות מתח קצר-הטווח בכל מעבר של שעון חיתוך.הספיקים האלה יכולים להתחבר אל נתיב האות באמצעות קפיאנטים טפילטיים מספיקים חשמליים ולגרום לפלט קטן ממגרעות על גבי מטוס רגיל-ד (מתאים מסולקים) או ממתכת (picial) הנמצאים תחת לחץ-picial של לחץ-D.

(FLT:0) ,Settling timeFLT:1 הוא לעתים קרובות יותר מאשר זה של דגימה קונבנציונלית בשל שילוב של זמן המסנן הפנימי קבוע ואת transients הקשורים השעון. עבור יישומים של צעד אחריות - כגון bu קלט של מערכת רכישה נתונים מרובים-מדגם עשוי לדרוש כמה מיקרו-שניות כדי ליישב 0.01% של הערך הסופי, צריך להיות משווה את דרישות זמן גבוה יותר, אפילו כדי ליישב את ה-השלבים של כמה מקרים של נתונים גבוה יותר, אם יש צורך במקרים של זמן, אם כי הם מעדיפים, כדי ליישבים, אם כי אם כי אם כי הם צריכים להיות יותר, אם יש צורך במקרים מסוימים, כדי ליישב את הפחתת דרישות גבוהה יותר, כדי ליישב את הפחתת דרישות גבוהה יותר, אם כי אם כי אם כי אם אתה צריך להיות מאמת, אם כי אם כי אם כי אם כי אם כי אם כי אם אתה צריך להיות משקף את הפחתת דרישות גבוהה יותר, כדי ליישב כמה מיקרו-ה, אם אתה צריך להיות יותר, אם אתה צריך להיות יותר, כדי ליישב כמה מיקרו-זמנית של מספר בדיקות זמן, אם אתה יכול להיות יותר, כדי ליישב כמה מיקרו-זמנית יותר, אם אתה צריך יותר, כדי ליישב כמה מיקרו-זמנית

ניהול אפקט Input Bias הנוכחי והאפקטים

(הטיה ב-coput amplifiers נשלטת על ידי הטעינה וניתוק של ה-Freceacitorss דגימת ה- CMOS, זה יכול להיות על פי כמה picoamperes ל- nanoamperes, בהתאם לטמפרטורה ותדירות השעון.המשט הקלט היעיל מופיע כרשת מלוכדת מחלף שיכולה אינטראקציה עם RC חיצוני של ניתוחים:0 מכשירים מפורטים אלה ניתן לאפקטים.

תמונות עבור Precision ויציבות

(הגברה המגברית) היא הבחירה המועדפת בכל מערכת שבה דיוק ארוך טווח וחוסר רגישות לשינויים בטמפרטורות הם חובה. inFLT:0 Medical ToolationFLT:1, הם מגבירים אותות ביופוטנטיים ברמה נמוכה מ-EEG, מ"מ, ו- EMG אלקטרודות. אלה יכולים להיות קטנים כמו 10V μ (למשל, אלקטרו-D) לעתים קרובות מחוסנים על ידי אלקטרוסטנטן נמוך.

ב-FLT:0 (industrial Process controlFLT:1), חיישנים כגון thermocouples, גלאי טמפרטורה התנגדות (RTDs), ומדני זנים מייצרים תפוקה ברמה של מילימטרים. a חיתוך-stabilized amplifier מספק שילוב של דחייה משותפת וסחף נמוך כי שמירה על קליברציה מעל שנים של פעילות בסביבות קשות.

(FLTs:0) מערכות רכישת נתונים (FLT:1), במיוחד אלה המשתמשים 24 סיביות דלה-sigma אנלוגיה-to-דיגיטלי (ADCs), תועלת מ buffers קלט-היציבות של ה- ADC מציע לעתים קרובות מהפך/מספק של תדרי רדיו-מחדש מלאים; באמצעות מגבר בודד משמר את הביצועים והחיסול של ה- 0.

הטמעה מעגלית ושחרור

כדי להשיג את הביצועים הטובים ביותר מגבר מצמצם, מהנדס העיצוב חייב לשים לב זהיר לאספקת חשמל decoupling, משוב רשת אפשרויות, פריסה. Place a 100 nF קרמיקה capacitor במקביל עם 10 μFTitum capacitor קרוב ככל האפשר לכל ציון מיקום של המגבר.

עבור תצורה של buffer של אחדות, סדרה קטנה מתנגד (10–100 ⁇ ) בפלט מבודד עומסים קיבוליים ומונע טבעת הנגרמת על ידי מרווחי השלב המוגבלים של המגבר (A) מטוס מוצק הוא חיוני; נתב כל עקבות אנלוגיים הרחק משיטות דיגיטליות או מהירות גבוהה שעון, המגבר עצמו צריך להיות מופרד פיזית ממרכיבים אלה במהירות רבה מערכות קידוד, כגון 333 תכונות של ציוד חיצוני כדי לפשטות של ציוד לסינון:

אופטימיזציה של מסנן חיצוני

כאשר מסנן פנימי של מגבר מצמצם אינו מספיק לדרישות הרעש של היישום, מצורף חיצוני יכול להוסיף. מסנן דו-מסלול שני של Sallen-Key נמוך-pass עם תדירות חיתוך ב 1/100 של תדירות חיתוך הוא בחירה משותפת. מהנדסים צריכים לוודא כי מסנן נוסף אינו מטען את התפוקה או חוסר היציבות של המגבר באמצעות מסנן השני באמצעות מדגימה שנייה יכול למנוע את הפלט קריטי של רמות הסינון של D.

מגמות מעורבות וכיוונים עתידיים

בעוד תהליכים Semiconductor ממשיכים לכווץ ולצמצם את פעולת הטיפוח הנמוכה הופכת לסטנדרט, עיצוב מגבר מצמצם מתקדם עובר שיפור מתמשך.מחקר חדש מתמקד בהפחתת הקרע השוני באמצעות תוכניות הסתגלות לשעון - שבו תדירות חיתוך מלוטשת או מכווץ לתדירות כדי להפיץ את ספקטרום הקרוע - ועל מסננים לא מציאותיים שפחות את הרכיב הבסיסי ללא השפעה של לחץ דם / 0C מתחת לטכניקות חד פעמיות של 0V.

מגמה חשובה נוספת היא התפתחות של צומת:0 [0]ultra-low-Lolow-power חיתוך amplifiersFLT:1 עבור Internet-of-Things (IoT) חיישן nodes. עם זרמים קטנים יורד מתחת 1 μA, אלה ממריצים מדויקים המאפשרים מדידות מדויקות מתמשכת של מכשירים המופעלים על ידי סוללות.

מסקנה

מגבר תפעולי של צ'ופר שהפך את הנוהג של עיצוב אנלוגי מדויק על ידי מתן פתרון מעשי לרכיבים ארוכי השנים של סחף מלמטה ורעש 1/f. באמצעות תוכנית מדידה חכמה, מכשירים אלה להשיג מתחים מעודנים וסחף כי לבדוק את הגבולות של פיזיקה סמיכות, המספק ביצועים הדורשים שיבושים יקרים או מחזוריים בארכיטקטורה קונבנציונלית של חומרים רפואיים, אשר ממשיכים לחסוך יותר מאשר תכונות מתקדמות של תכונות של איכות.