מונים Active אותות יוצרים את עמוד השדרה של מכשיר מעבדה, המאפשר מהנדסים, טכנאים וחוקרים למדוד כמויות חשמליות עם נאמנות גבוהה.בניגוד מטר פסיבי כי מסתמכ רק על מנגנונים של השתקפות או רכיבים פסיביים, מטרים פעילים משתמשים במגברים תפעוליים (op amps) כדי להגביר, מצב, לינאריזציה אותות לפני קריאה. גישה פעילה זו מספקת רגישות עליונה, טעינה נמוכה על המעגל תחת הבדיקה, ויכולת לכיסוי ישיר של שיטות הפעלה, עם ממשק פעולה מתמטיות, כלומר, עיצוב אותות בקרה אקטיבית, עיצוב אותות ניהולית, עיצוב אותות בקרה אקטיבית, עיצובית, עיצוב אותות בקרה אקטיבית, עיצובית, עיצוב אותות בקרה יעילה, עיצובית, לחץ על גבי קווידקנות, עיצוב מיידי של שיטות בקרה, עיצובית, עיצובית, עיצובית, עיצוב אותות תגובה יעילה, לחץ חיצוני, לחץ חיצוני, עיצוב של שיטות בקרה, ואסטרטגיות בקרה, תאורה יעילה, תאורה יעילה, עיצובית, תאורה יעילה, לחץ דם פעיל, לחץ על גביית, לחץ על גבי לוחמת, לחץ על גביית, ואסטרטגיות בקרה יעילה, כדי למנוע אותות בקרה, לחץ על גביית, לחץ על גביית, לחץ חיצוני, כדי למנוע אותות בקרה, לחץ על גבי לוחמת, לחץ על גבי לוחמת חומר לחץ חיצוני, לחץ חיצוני, ו

תפקיד אופוס ב-Desion Conditioning for Meters

מגבר תפעולי משמש לב של מונים אותות פעילים כי הם מציעים שילוב קרוב של אימפולסי קלט גבוה, פלט נמוך, רווח גלוי גבוה, ודחייה משותפת מעולה משותפת משותפת מעולה. מאפיינים אלה מאפשרים למרגל לחלץ מתחים קטנים ממקורות עתירי גבוה ללא להפריע את המעגל.

הפרמטרים העיקריים של mp קריטיים לביצועי אותות כוללים:

  • (FLT:0) Input Biasrated CurrentFLT:1 - במדידות DC ברמה נמוכה, הטיה זרם דרך התנגדות מקור יוצר טעות מתח מבהמת מבהילים.בחירת פומפ (למשל, TL072, OPA140) עם זרמי הטיית picoamp מקטין את השגיאה זו.
  • (FLT:0) Input Offset Voltage ו DriftcioFLT:1) - שינויים בירידה עם הגבלת דיוק DC.Precision Opps כמו OP07 או ADA4522 מציעים ירידה ראשונית נמוכה וסחף נמוך.
  • (FLT:0) Noise DensentiityFLT:1 - אותות ברמה מיקרו-וולטית, רעש מתח (nV / ⁇ Hz) ורעש נוכחי (fA / ⁇ ) לקבוע את האות הקטן ביותר שניתן למדידה. LT1028 מצטיין ברעש נמוך, אך יש רעש נוכחי גבוה יותר; ADA4898-1 מציע איזון עבור מקורות מזהמים בינוניים.
  • (FLT:0)Gain Bandwidth Product (GBW)BuildFLT) 1 - עבור תנודות AC או אותות מהירים, GBW מספקת מבטיח שיפור מדויק ללא שגיאות שלב.The NE5532 הוא בחירה קלאסית אודיו-banddth; עבור רוחב פס רחב יותר, לשקול את LMH6629.

עקרונות עיצוב עבור Active Signal Meters

עיצוב מוצלח דורש תשומת לב זהירה לעקרונות הבאים, שכל אחד מהם אנו חוקרים בפירוט.

אסטרטגיה של בחירה

תהליך הבחירה מתחיל על ידי הגדרת טווח המדידה, דיוק, רוחב פס, ומקור אימפולסים.עבור המעבדה המועילה של DC ותנומטר, רצף נמוך הרץ, מחסנית דו קוטבית נמוכה כמו OP177G או יותר ADA4522-2 פועל היטב.עבור מקורות קיבולת נמוכה (למשל, 1 M38 ומעלה), F-in כגון 020 ל-OF2, 10.2, לפחות C2, 0002, 000 ל- C.

בחירה מעשית צריכה גם לשקול מתחים אספקה. אספקת חשמל מעבדה בדרך כלל לספק ±15 V או ±12 V. רבים ⁇ מודרני פועל על אספקה אחת בין 3 V ל 5 V, אשר יכול להיות נוח עבור מונים ניידים או מבוססי USB. להבטיח את פלט ה- mp יכול להתנדנדנדנדנדנד בתוך כמה מאות מ"ט של מסילות אספקה, או להשתמש ב-רכבת כדי למנועי אם יש צורך.

עיצוב רשת

(ב) [17] רשת משוב קובעת את הרווח, רוחב הפס והיציבות של המ"ל (לא-המכונה), הרווח הוא FLT:0Hz = 1 + RFLT:1fuaFLT:2/RFLT 3G3) ו- 10 {\displaystyle \"מ} 0LTs to a Uns 1\Fal=Ralippers 1=Ralippers 1\Firdance to 10=R {F {i=R {F {i=R {F {F {F {F}}"ל}}

ביישומים הדורשים רווח גבוה מאוד (למשל, 1000× עבור אותות מיקרו-וולטים), T-network במסלול משוב יכול להימנע משימוש בהתנגדות גדולה באופן לא מעשי.ה-T-network משתמש בשני מתנגדים בסדרה כדי קרקע וכשליש לפלט, ביעילות להכפיל את ההתנגדות משוב.

לשם דיוק, השתמש בהתנגדות ל- מתכת-סרט עם טמפרטורות נמוכות (למשל, ±25 ppm/ ° C) אם יש לעבור את הממטר בין טווחים, השתמש במערך התנגדות דיוק או ממסרים מכופים התנגדות כדי לשמור על יציבות מעבר לקריאה.

כוח אספקה מתפוצץ וקרקע

Op amps דורש אספקה נקייה כדי להימנע מזרקת קרוע לתוך נתיב האות. Place 0.1 μcapacitors קרמיקה כקרוב ככל האפשר לכל סיכה אספקת mp, בתוספת על ידי 10 מיקרוF אלקטרוליטי או טנטלום capacitors בנקודת הכניסה כוח של הלוח, למעט אספקה מפוצלת, להשתמש חיובי שלילי על ידי capacitors.

המונחים:

כל עיצוב מטר פעיל צריך לשלב אמצעי של קללה.השיטה הפשוטה משתמשת תלת-מאגר במפת משוב כדי להתאים רווח, או שלישיה בסדרה עם קלט לא-מעצור כדי לבטל את ההתחלה.עבור גבוה יותר באמצעות קידוד דיגיטלי באמצעות תיקון DAC או תיקון מבוסס EEPROM (למשל, באמצעות ADC חיצוני) מאפשר תוכנה במהלך הדבקה, כגון Cvation סטנדרטית, כגון תיקון ידני.

התנצלות מסוגים שונים

בהתאם לסוג האות - מתח מצופה, מתח שונה, נוכחי או התנגדות - תצורה שונה של mp לשרת את המטרה.

לא מונעים מגבר לשמות חוצות

(ב) [17] (לא אינסוף) וטעינה נמוכה, מה שהופך אותו אידיאלי עבור מדידות מתח ממקורות ריכוז גבוה כגון הפניה מתח או פלט חיישן.

Invert amplifier for Bipolar or Extended Range

המגבר המופנם מספק רווח שלילי ויכול להיות יתרון כאשר אות קלט הוא דו קוטבי ו- ADC דורש טווח חד קוטבי (למשל 0-5 V) על ידי סיכום מתח ההתייחסות בקלט שאינו מרתיע, הפלט יכול להיות בעל רמה של 0-10 קריטי מול תצורה של התנגדות יש מתח משותף, מה שהופך אותו פחות רגיש לצורה של סוג מסוים של פחות של שימוש V- 5.

מגבר שונה ל- Floating Measurements

כאשר מקור האות אינו מתייחס לקרקע של המ"ר, מגבר אחר מבטל את המתח המשותף-מומחה. a קלאסית דו-פ-אמפ מגבר, או מגבר יחיד עם ארבעה מתנגדים מתאימים, יכול ליישם מגבר שונה.

(ב) [17] , ויקרא י"ד): "וַיְּהַּדָּבְהִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִי" (ב"ב)

המונחים: to-Voltage Converter

(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

בדיקות מתקדמות ל-Portade Meters

טכניקות ניכוי רעש

רעש מגביל את ההחלטה של כל מד אות.מקורות הרעש העיקריים הם רעש המתח של אמפ רעש רעש רעש רעש הנוכחי, בתוספת הרעש התרמי של המתנגדים משוב.

  • השתמש בערכי ההתנגדות הנמוכים ביותר שעדיין משיגים את הרווח הרצוי, בהתאם למגבלות הטעינה.
  • בחר אמפ עם צפיפות רעש מתח מתחת 10 nV / ⁇ Hz עבור יישומים רווח בינוני.
  • החל מסנן נמוך-pass לאחר המגבר להגביל את רוחב הפס רק מה נדרש למדידה.עבור DC מטר, מסנן RC פשוט עם קבוע זמן של 0.1 s עד 1 s חתכים 60 הרץ ביעילות.
  • שקול באמצעות מגבר מגבר מחוזק עבור מדידות ליד-DC, כפי שהוא מבטל באופן פעיל את רעש ההתפרצות והרעש נמוך (1/f רעש).
  • חסם את כל נתיב קלט עם מתחם מתכת מעומק ושימוש כבלים קואקסיאליים או קודאקים למקור.

לטיפול מעמיק ברעש האמפ, מתייחס ל-FLT:0 (Analog Devices) של מכשיר ניתוח רעש אמפ (Analog Devices) של מכשיר ניתוח רעש הדגמה (Analog Devices)

הגנה על כלי רכב ו Overvoltage Handling

במעבדה, יישום מקרי של מתחים גבוהים נפוץ.הגנה על קלט אמפ עם להקות התנגדות (למשל, 1 k ⁇ ל 10 k ⁇ ) ו clamping diodes למסילות אספקה. Schotky diodes כגון BAT54 יש מתח נמוך קדימה והחלמה מהירה. עבור transients באנרגיה גבוהה, להוסיף מתח מדכא טראנסים טראנסים (S) על פני כמות מסוימת של הגנה מפני לחץ גבוה (a) בטווח של הגנה גבוהה של הגנה מפני רמת הגנה גבוהה יותר).

המונחים: Slew Rate

רוחב הפס של מטר קובע את יכולתו לעקוב אחר אותות משתנים במהירות.עבור תנודות AC, המוצר רוחב הפס של ה- AMP חייב להיות לפחות 10 פעמים תדירות האות המקסימלית כדי לשמור על תגובה שטוחה.לדוגמה, למדוד 100 אותות kHz עם רווח של 10, לבחור mp עם GBW ⁇ 10Hz, 000 מ"ר משפיע על היכולת להתמודד עם בעיות גדולות ללא עיוותים; מינימום של 5 מ"מ / סולמות, כמו רמות V.

שילוב עם Analog-to-Digital Converters

ממטר מעבדה מודרני לעתים קרובות להחליף מטר פאנל אנלוגי עם תצוגות דיגיטליות.הפלט אמפ יכול להניע ADC ישירות.שיקולי ממשק מפתח כוללים:

  • טווח Output: Scale the Op amp תתאים למגוון קלט של ADC (למשל 0-5 V עבור ADC חד-פעמי, או ±10 V עבור ADC דו קוטבי).
  • יכולת נהיגה: ADCs יש יחסית גבוה קיבולת קלט; האמפ חייב להיות יציב עם עומס זה. השתמש סדרה קטנה התנגדות (50 ⁇ עד 100 ⁇ ) בפלט כדי לבודד את העומס הקפיטליבי.
  • מסנן נגד-aliasing: Place a Simple RC נמוך-pass מסנן בין ה- Amp ו- ADC עם תדירות פינה מתחת מחצית קצב הדגימה.
  • הפניה: עבור מדידות יחסיות, מתח ההתייחסות של ADC יכול להיות משותף עם רשת ההתחלה של mp כדי לשפר את הדיוק.

מדריך יסודי ל-Amp-ADC , זמין מ-FLT:0 [Texas Instruments] בנוגע להובלת ADCscioFLT:1.

קלבריות ובדיקה בפרקטיקה

לאחר בניית מד האות, הליך קליברציה שיטתי מבטיח דיוק.הצעדים הבאים חלים על עיצוב DC וולטמטר עם רווח של 10:

  1. עצמת המעגל ותאפשר תקופת חימום של לפחות 10 דקות לייצב ⁇ תרמיים.
  2. קצר את הקלט לקרקע ולמידת הפלט מלמטה.אם הוא עולה על גבולות מקובלים, להתאים את הטרימר הראשון (אם הוא נוכח) להביא את הפלט לאפס.
  3. החל מקור מתח מדויק (למשל, 100.00 מ"ר מ calibrarated כמו פלוקה 5700A) לקלט. Measure theתפוקה הצפויה היא 1.000 V. אם לא מדויק, להתאים את רווח 3mmer בהתאם.
  4. החל מתח שני (למשל, 500.00 מ"ר) ולוודא לינאריות.התפוקה צריכה להיות 5.000 V ± הסובלנות של תקן ה calibration.
  5. להקליט את תוצאות המדידה. עבור כריכה דיגיטלית, לאחסן קורט קורט קורט אפקטיביות בזיכרון לא-volatile.

לפרטים נוספים על תקני החידה וההליכים, ראו את ה-FLT:0)NIST calibration Services pageveFLT:1.

מסקנה

עיצוב מונים פעילים עם מגבר תפעולי משלב אלקטרוניקה אנלוגית בסיסית עם שיפוט הנדסי מעשי. על ידי בחירת ה- mp הנכון עבור מתחם המדידה, עיצוב רשת משוב עבור הרווח הנדרש ורוחב הפס, יישום של כוח תקין ותכניות מקרקעות, ושילוב של calibration והגנה מציג כאן סביבות אותות, אתה יכול לבנות מכשירים ברמת מעבדה המספקים תוצאות מדויקות, חוזרות.