יסודות של Precision Voltage-to-Voltage Conversion

במעבדות וביישומים של קיטור, היכולת לקבוע במדויק אות מתח ממזווה אחת לאחרת אינה רק נוחות אלא דרישה בסיסית. ממיר מתח-ל-ל-מתח המיועד לציוד קליברציה חייב לספק פונקציה העברה שהיא פרקטיקות ליניאריות, יציבות לאורך זמן וטמפרטורה, וחיזוי בטווח התפעולי כולו.

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

הופעות קריטיות עבור Calibration-Grade Converters

מפרט ממיר לינאריות גבוהה דורש הבנה של מדדי הביצועים החשובים ביותר ביישומים של קיטוב.מהנדסים חייבים להסתכל מעבר לערכי גליון נתונים סטנדרטיים ולשקול את הפרמטרים העדין המגדירים את ההתנהגות של העולם האמיתי.

אי-לינאריות אינטגרלית (INL)

INL מייצג את הסטייה המקסימלית של עקומת ההעברה בפועל משורה סטרייטית הטובה ביותר, בדרך כלל באה לידי ביטוי בעמימות של קנה מידה מלא. עבור 10 V ממיר, INL של 1 pm מתאים לסטייה של 10 μV. Calibration-דרגה עיצובים מתקדמים באופן שגרתי מטרה בתוך 00.1 ppm, ומכשירים ראשוניים מתקדמים משיגים אפילו ערכים נמוכים יותר.

אי-לינאריות שונות (DNL)

DNL מתאר את אחידות של מדרגות פלט כאשר הקלט משתנה.ב לולאות כי כרוך ממירים דיגיטליים-ל אנלוג או ממירים אנלוגיים-ל-דיגיטליים, שגיאות DNL יכול לגרום קודים חסרים או לא חד-משמעיים, המוביל שגיאות מדידה שיטתיות.

קבל שגיאות ודפט

השגת שגיאה היא סטייה של הרווח בפועל מן הערך המיועד.קבל סחף, המובא בעמם / מעלות צלזיוס, מתאר כיצד הרווח משתנה עם טמפרטורה. precision התנגדות עם חסכוני טמפרטורה נמוכה של התנגדות (TCR) ויחס הדוק מתאים הם הכרחי למזער שגיאות אלה. עבור יישומי calibration, עלייה סחף מתחת 1 p/C הוא טיפוסי, עם עיצובים גבוהים להשגת pm / C טוב יותר.

טעות מוקדמת וד"ר

שגיאה Offset היא מתח הפלט המשתנים כאשר הקלט הוא אפס. Offset סחף, נמדד ב- μV / ° C או NV / ° C, מתאר כיצד שגיאה זו משתנה עם טמפרטורה. Ultra-low offset תפעוליים באמצעות אפס אוטומטי או טכניקות מקוטבות יכול להשיג סחף מתחת 10 nV / C, ביעילות לחסל את מקור זה של שגיאה.

Common-Mode Rejection Ratio (CMRR)

בהגדרות רבות של קיליברציה, אות קלט הוא שונה או צף. CMRR קוונטית את היכולת של הממיר לדחות מתחים נפוצים-מודד. A CMRR העולה על 120 dB הוא רצוי עבור יישומים מדויקים, כמו שגיאות נפוצות-מודד יכול להופיע אחרת כמו עלייה או שגיאות כי degrade לינאריות.

ביצועים רעש

רצפת הרעש של הממיר חייבת להיות נמוכה מספיק כדי לאפשר פתרון תת-פם.עבור קלבריות DC, צפיפות רעש מתחת 10 nV / ⁇ Hz ורעש משולב מתחת 1 μVirFLT:0 RMSFLT:1 מעל רוחב הפס של עניין הם דרישות טיפוסיות.

עקרונות עיצוב מרכזיים למעבדה-Grade Linearity

השגת ליניאריות קיצונית הנדרשת על ידי יישומי קליברציה דורשת גישה ממושמעת לכל היבט של עיצוב מעגלים.העקרונות הבאים מהווים את הבסיס של ממיר בעל ביצועים אמינים, גבוה.

בחירת amplifier

המגבר התפעולי הוא המרכיב הפעיל המרכזי ברוב ההערות של המרת חומרים למתח (to-voltage Converters) עבור ביצועים ברמת ה-AClibration, ה-Op-Extance) של תצורה של ביצועים בעלי ביצועים דומים, אך ורק על מנת לספק ביצועים מדויקים של אימות בשלב הראשון של אופרן (OLT) באופן קבוע, לעתים קרובות כ-Acc-Perfect לינאריות או עיוות, חייב להיות לפחות סדר של מכשירים נמוכים יותר מ-iF8.

רשתות Resistor ו-Rio Matching

במגירים מבוססי מגבר, משוב ומתנגדים להגדלת דיוק הליניאריות יותר מכל מרכיב אחר.ערכי ההתנגדות הבלתי פתורים פחות חשובים מאשר טיפול ב-conactors ו-Insidesideing. Discrete Resistanceors, אפילו סוגים מדויקים, לעתים רחוקות מניחים את הפרמטרים הספציפיים ל-pm-levelive ביצועים מתקדמים יותר.Dite-Fretra-Fite-Freceance Againstance Againstss Againsts to the Pros to the Pros to the Pros to the Pros to the Subsivesive Complimates to the High Index to the High Index and the High Index to the Procits to the High Index to the High Index to the High Index to the High Index to the High Index and the High Index and the High Index to the High Index to the High Index to the High Index to the High Index to the High Index to the High Index to the High Index to the High Index to the High Index to the High Index to the High Index to the High Index to the High Index to the VCR-Perfectecting and the High Index to the High Index to the Very Discrciated Risk to the VCR-Perfec

אדריכלות כוח ואדריכלות

וריאציות אספקת חשמל מתאחדות לתוך הפלט באמצעות יחס דחיית כוח סופי (PSRR) ממיר לינארי דורש אספקה נקייה, מוסדר היטב.רגולטורים עם גבוה PSRR בתדרים נמוכים, בשילוב עם fer beads ושלבים מרובים של הפיכה לעמוד מול קיבולת משותפת של LTZs, ליצור סביבה כוח נקיה.

המונחים: PCBout and Signal Integrity

ההסדר הפיזי של רכיבים על לוח המעגל המודפס משפיע ישירות על לינאריות.משמר טבעות סביב צמתים גבוהה הסרגן להפחית זרמי הדלפה כי אחרת יופיעו שגיאות מעודנות. קצר, נתיבי אות ישיר ממזערים קיבולים טפילטיים ו inductance שיכול לגרום שגיאות תלויות בתדרים.קרקע מתחת לנתיב האות האנלוגי לספק הגנה ולהפחית איסוף אלקטרומגנטי.

התנצלות על הגדלת קוארנטיות

הבחירה של טופולוגיה מעגלית משפיעה באופן דרמטי על הליניאריות הבלתי ניתנת להשגה ואת אופי מקורות השגיאה. בעוד מגבר לא-מכוון פשוט עשוי מספיק לדיוק מתון, ממירי קליברציה בדרך כלל מעסיקים ארכיטקטורות מתוחכמת יותר.

Instrumentation Amplifier Access

(הופנה מהדף שלוש-או-אמפ מגבר הוא בלוק בניין קלאסי גבוה לינאריות גבוהה.הקלטים השונה שלו דוחים רעש משותף-מודד, ורווחתו נקבעת על ידי מתנגד חיצוני יחיד, מפשטת קלמנטציה.עם זאת, אפילו המגברים הטובים ביותר של המעגלים המגברים של הפלטים או המזהמים הפנימיים ביותר, לכדי כלי הפחתה גבוה יותר, מדויקים לחלוטין, כגון: פילטרים של IF1, יש צורך ב-6201, בדרך כלל להשיג מזהמים, או מזהמים, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, ב-Accerligateligatecreligatecretraacc-F1, או , לעתים קרובות, ב-Acc-Acc-Acc-F1, על פני , על ידי לנטרל את התקני נוגדנים עצמי, באופן קבוע, באופן קבוע, ב-Factratrace-Factatraiftraiftras-atraiftras-F1, על ידי מזהמים, על ידי מזהמים, לעתים קרובות, על ידי מזהמים, על ידי מזהמים, 000-Acc

Amplifier with Precision Ratio התאמת

כאשר הקלט הוא חד פעמי או כאשר שרשרת אות פשוטה יותר מקובל, מגבר דיפרנציאלי מדויק שנבנה מדג יחיד וארבע מתנגדים מתאימים מציע לינאריות מעולה.המפתח לטופולוגיה זו הוא יחס מנוגד להתאמה; כל אי התאמה מציגה גישה שלילית משותפת של דליפה חד-פעמית כי מופיע גם כשגיאה רווח ולא ליניאריות.

Auto-Zero ו- Chopper-Stabilized Converters

כאשר DC מחזירה את הגמישות אל רמת התת-פם נדרשת, אפס אוטומטי וטכניקות ייצוב חיתוך ביעילות מבטל רעש נמוך קידוד ויציאה. שלב אפס אוטומטי דגימות משלהן ומפחית אותו מדרך האות. a חיתוך-a חיתוך-מחדשת יעילה יותר כמו מגבר אוטומטי להפחתה גבוהה יותר של רמות נמוכות של DC20 יכול בדרך כלל להפחית את הפחתת רמות נמוכות יותר של CRM נמוך יותר כדי להפחית את רמת ה-D2 ל-D.

שתף פעולה עם Buffered Output

עבור יישומים חד-משמעיים בלבד, מפיץ מתח התנגדות דיוק ואחריו buffer אחד-gain יכול להציע לינאריות יוצאת דופן.דרישות המפתח הן יחס דיבידנד יציב מאוד ו-buffer אשר תורם אי-לינילא-ליניאלינות רשלנית.שימוש ב- Kelvin-Varley או רשת פיל-פיל דקה דקה יכול להשיג יחס טוב יותר מאשר pm 0.1 יש צורך בוטה-Fin אחד.

המונחים: noise Mitigation and Signal Integrity

רעש על הפלט הממיר ישירות מסמן את ההחלטה היעילה של מערכת ההסגרה.רעש הארומאל ממתנגדים, רעש מתח מאפקטים, והתערבות של מעגלים דיגיטליים משלבים כדי להגדיר את רצפת הרעש. 1/f רעש נמוך הוא בעייתי במיוחד כי זה לא יכול להיות מופחת לחץ על ידי מערכי הגנה נמוכים יותר.

טמפרטורה Compensation and Thermal Management

שינויים בטמפרטורה פאסיביים משפיעים על כל רכיב אנלוגי בנתיב האותות. Resistor TCR, סחף אפיזודה, סחף מתח ההתייחסות ואפקטים thermocouple בצומת המחברים כל מציגים אי-לינאריות גלויה המשתנה עם טמפרטורה.שורה הראשונה של הגנה היא שימוש במרכיבים עם יציבות מהירה / דינמית של DI. עם יציבות דק-סרט מול רשת עם 0.05% התאמה ו 2m / CCR יכול לשמור על התאמה אישית מעקב יעיל מתחת לטמפרטורה יעילה מתחת לדרגה 0.

יישום מעשי: A ±10 V ל 0-5 V Converter

כדי להמחיש את תהליך העיצוב, שקול ממיר שמקבל ציון calibrated ±10 V ומפיק פלט V 0-5 מתאים ל- 24bit ADC.הרווח הנדרש הוא 0.25 (התרחבה עד 4), והתפרצות של +2.5 מעבירה את הקלט הדו קוטבי לפלט חד קוטבי.

  • (FLT:0) בחירה: FLT:1 ליתר דיוק את המגבר באמצעות דגימה חד-פעמית (AD8676) ו- LT5400A תואם מערך התנגדות עם התאמה של 0.01% והמשך של 0.2 ppm/ ° C. ההרחבה הפתוחה של אגד עולה על 130 dB, ומבטיחה תרומה לא רווחית.
  • (ב) דור ה-ULT:0) ,001 (ADR4525), מבוץ על ידי דגימת אפיזודה שנייה מאותה חבילה כדי למזער את הסחף.ההההההההתייחסות אינה מתבטלת דרך התנגדות מן המערך, שמירה על יחס ההתאמה.
  • (FLT:0Output filterring: FLT:1 Aפאסיבי RC מסנן (10 ⁇ , 10 nF) ואחריו אחד-gain buffer מבודד את המריא מן הזרקת מטען ADC.
  • (ב) אספקת חשמל:0) ±15 V המעקה נגזרת LDOs עם סינון פעיל.כל דגימה והפניה יש קוצים מקומיים משלהם כדי למזער את ההפיכה.

סימולציה SPICE עם מונטה קרלו ניתוח עבור סובלנות נגד ו שגיאות אומגה DC הראו מקרה הגרוע ביותר ב- 0.3 ppm. Prototype בדיקות באמצעות 8.5-דיגיטל וולטמטר (Keysight 3458A) ומקור יציב אישר INL מתחת 0.4 ppm לאחר 0.4pm הנדרש לאחר ריצוף תוכנה של ההתחלה.זה ביצועים מקובלים עבור מעבדות קליברציה משנית עבור קליברציה גבוהה יותר, אם כי ניתן להחליף את ה-76 נוסף של הדבקה של .

המונחים: Testing and Verification

הממיר עצמו חייב להיות מתואם נגד תקן ראשוני.הליך טיפוסי משתמש מקור מתח מדויק וגישה גבוהה דיוק-דיוקנית DMM.DMM הוא הראשון calibrated לסטנדרטים הלאומיים לאחר הנחיות מ FLT:0NIST Calibration Services in apLT 1 (המקור מחובר לקלט המרה, והפלט נמדד בנקודות מרובות מעבר לקצב המלא - 11 נקודות מבט דיגיטלי, אם כי הוא תואם את הפחתת הדיוקן או מקבילות גבוהה של זיכרון.

יישומים ברחבי Calibration ו-Metrology

ממירים מתח גבוה למתח למתחיביים הם בלתי נפרד כמעט לכל כלי מדידה מדויקים.ברוב המחצבים הרב-תפקודיים, ממירים כאלה מייצרים מתחים AC ו- DC מדויקים מהפניות הפנימיות והאטומנטרים של ה-Inttenuators (בקיצור של מולטימדיה דיגיטליים) אשר מספקים גם מתחים ידועים כדי לאמת את טווחי ה-DMM.בדיקות של המכשיר הרפואי מסתמך על ממירים ליניאריים כדי להבטיח כי אותות חשמליים מתאימים לדגמי תצוגה ל-מתאים מכניים המוגדרים אלה.

מגמות מתפתחות וכיוונים עתידיים

הביקוש לינאריות גבוהה יותר מתמיד ממשיך להניע חדשנות בעיצוב אנלוגי מדויק.התקדמות ב אנלוגיה מדויקת משולבת, כולל מגברי דחוסים מלאים עם מתנגדים תואמים על שבב, מביאים לינאריות ברמה המעבדה לפתרונות בקנה מידה שבב. פוסט-מעבדים דיגיטליים רק באמצעות sigma-del ליניארית ואלגוריתמים לינאריים בזמן אמתיים מאפשר cabration המוגדרת של פונקציות עבור שילובים של מערכת אקולוגית אחת, אך ורק לאחר מכן, אך ורק על ידי בדיקות מורכבות של תכונות סביבתיות.