Pag - unawa sa mga Dibisyon sa Tulay

Ang mga sirkitong tulay na tulay ay mga pundamental na kasangkapan sa inhinyeriyang elektrikal para sa pagsukat ng hindi kilalang mga impektibo na may mataas na prekwensiya. Ang klasikong tulay na Wheatstone, na binubuo ng apat na mga respektibong armas na nakaayos sa isang korektibong kompuwesto, ay nananatiling pinakakaraniwang total na kompuwesto. Kapag ang tulay ay balanse, ang boltahe sa pagitan ng dalawang mga midpointang point ay sero, na ang ibig sabihin ay ang proporsiyon ng dalawang mga resistor na nasa isang estadong hindi timbang na katumbas ng ratio, ang kondisyongthial na sukat ay ang presyon, ang temperatura ay na ⁇ , ang presyon, ang ⁇ , ang mga ⁇ , ang mga ⁇ , ang mga praktikal na ⁇ .

Kabilang sa iba pang mga uri ng tulay ang Maxwell, Hay, at Schering bridges para sa pagsukat ng induktasyon at capacitance, pati na rin ang Kelvin double bridge para sa mga mababang-resistance na sukat. Anuman ang espesipikong totolohiya, ang lahat ng mga sirkito ng tulay ay may iisang hamon: ang magkakaibang output boltahe ay kadalasang napakaliit, sa pagkakasunud-sunod ng mga millivolt o microvolt, at karaniwang superimposed sa isang malaking karaniwang-mode volflusion.

Ang Papel ng Aktibong Magkaibang mga Amplifier

Ang aktibong mga indibidwal na amplifier, na itinayo sa paligid ng mga elemental amplifier (op-amps), ay partikular na dinisenyo upang palakasin ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang input signal habang tinatanggihan ang anumang boltahe na karaniwan sa parehong input. Ang produksyon na ito, na kilala bilang common-mode received input, ay mahalaga sa mga sukat ng tulay dahil ang common-mode excitation boltahe (e.g., ang common-mode ay malulunurin ang iba't ibang mga interes ng signal na may iba't ibang signal.

Mga Pundamental na Mahalagang Bagay sa Operasyon

Ang isang magkakaibang amplifier ay karaniwang gumagamit ng isang op-amp na nakaayos bilang isang subtraktor na may apat na prekwensiyang resistor. Ang ideyal na output ay ibinibigay ng:

[[[[[[[[[1]]out[[ = [Rf][ – V[FLT:[[[[T][[T][[T][[T][[T][[[T][[T][[T][[T][[T][T][[T][T][[T][[T][T][T][[T][T][[[T][[[T][T][[[[[[[[[T]][[[[[[[[T]]]]]

Kung saan ang R[[[[[[[[[1]] at Ri ang tumitiyak sa pakinabang. Sa pagsasagawa, ang mga tunay na op-amps ay may hangganang karaniwang-mode na ratio (CMR), input offset boltahe, at mga configit stream na dapat na i-int. Modern presist op-amps, tulad ng[FLT:[4]A45 ADA[8][T][T][T][T][T][T]][TL.[TL] Ang Philippines ay isang tulay na Philippines.

Mga Parametrong May Malaking Kakayahan

  • Common-Mode Notition Ratio (CMR): Ang pagsukat kung gaano kahusay na tinatanggihan ng amplipayler ang mga magkaparehong signal sa parehong input. Ang isang mataas na CMRR (>100 dB) ay kailangan upang maiwasan ang excitation ng tulay sa pag-aalsa ng sukat.
  • Indotut Offset Voltage: Ang isang maliit na pagkakamali ng DC na nagdaragdag sa iba't ibang signal. ang mga precision op-amp ay may mga offset boltahe na mababa sa 10 ⁇ V.
  • [Gain Bandwidth Product (GBWP): Natutukoy ang dalas ng pagpapanatili ng amplipayer ng matatag na pakinabang. Para sa mga sukat ng tulay ng DC, ang GBWP ay maaaring maging mahinhin; para sa mga dynamic signal (e.g., pagyanig), mas mataas na bandwidth ay kinakailangan.
  • Noise Density: Ang Mababang input boltahe ingay (nV/ ⁇ Hz) ay kritikal para sa paglutas ng mga microvolt-level signal. Ang mga yugto ng Rail-to-rail output ay kapaki-pakinabang din sa pag-uuri ng dynamic range kapag gumagamit ng mga sistemang pang-isahang-interport.

Pag - aayos sa Amplifier sa Isang Circuit sa Tulay

Pagpili ng Topolohiya

Ang pinakasimpleng pagpapatupad ay gumagamit ng isang op-amp iba't ibang amplifier. Gayunpaman, ang totolohiyang ito ay may mababang input impluwensya at nangangailangan ng eksaktong reseptor na pagtutugma upang makamit ang mabuting CMRR. Para sa mas mataas na pagganap, isang instrumentasyong amplifider (INA) ay mas pinipili. INAGE. Ang paggamit ng tatlong-op-amp na arkitektura: dalawang input na wor amp ay nagbibigay ng mataas na impendigrado, at ang isang pagkakaiba ay nagbibigay ng huling pakinabang at karaniwang-mode. Ang modernong integrgr. Ang mga modernong integ integr ay ang mga [TFT] na may mga bahaging ADC.[T.

Kasuwato na Pagpili

  • ]Op-amp o INA: Pumili ng isang aparato na may mababang offset, mataas na CMRR, at angkop na bandwidth. Para sa respektibong mga sensor ng tulay, binabawasan ng isang chopper-stabilized op-amp ang pag-anod.
  • [[[[T:1] Gumamit ng presipitasyong metal-film resistors na may pagpaparaya ⁇ 0.1% at mababang temperatura coficial ( ⁇ 50 pm/ ⁇ C) para sa pakinabang na setting network. Mismatch direktang nagpapababa sa CMRR.
  • Determinal Supply: Mahalaga ang malinis, kontroladong mga suplay. para sa mga instrumentong de-komote-operated, gumamit ng mga mababang-dropout regulator at mga decoupling capacititor (0.1 ⁇ F at 10 ⁇ F) na malapit sa mga anster power pins.
  • Indot Namento: [[[[1] Mga Seryeng lumalaban (1 k ⁇ – 10 k ⁇ ) at Schottky diodes hanggang sa ground limit fault streams at proteksyon laban sa overvoltage.

Mga Pag - uuri sa mga Niyog na "Geyt "

Ang ingay at katatagan ay lubhang naiimpluwensiyahan ng pagkakaayos, at sinusunod ang mga alituntuning ito:

  • Ilagay ang amplipayer hangga't maaari sa tulay upang mabawasan ang mga haba ng bakas at bawasan ang elektromagnetikong interbensiyon.
  • Gumamit ng matatag na ground plane sa ilalim ng amplipayer at tulay. ibukod ang analog at digital grounds kung gagamit ng mixed-signal system, at i-konekta ang mga ito sa isang puntos.
  • Panatilihing maikli ang mga landas na nagbibigay ng impormasyon at iwasang daigin ang mataas-speed na mga digital signal malapit sa mga amplifier input.
  • Idagdag ang mga singsing na bantay sa paligid ng high-impedence input node upang mabawasan ang mga daloy ng tulo.

Praktikal na Halimbawa ng Disenyo: Tulay ng Wheatstone na may Strain Gauge

Isaalang - alang ang quarter-bridge strip queel circuit. Ang isang aktibong gauge na may nominal na resistansiya na 350 ⁇ ay inilagay sa isang braso, habang ang tatlong prekwensiya na 350 ⁇ ay nagkumpleto ng tulay. Ang excitation boltahe ay 5 V. Sa ilalim ng sukdulang strain, ang mga pagbabagong resistansiya ng 1%, na gumagawa ng isang magkakaibang boltahe ng humigit-kumulang 12.5 mV. Upang palakasin ito sa 2.5 V (full-scale para sa isang 12-bit ADC), isang kinakailangang pakinabang ng 200.

Pag - aayos sa Disirktirya

Gamit ang INA tulad ng AD8221, itinakda ang pakinabang na may isang panlabas na resistor (RG).. Ang pormulang pang-salapi ay G = 49.4 k ⁇ / RG[[[FLT:[[5]. Ang polaridad ng mga input ay dapat na katumbas ng direksiyon (tension/consploidence.)[[[[[[[5]]

Mga Hakbang sa Pag - aalis ng Calibration

  1. Sa pamamagitan ng walang strain appliced (bridge balanse), i-akma ang offset tribut (kung magagamit) upang ma-ton ang output. Maraming mga modernong INA ay kinabibilangan ng isang reperensiyang pin; pag-graduit ng reperensiya o paglalagay ng isang tiyak na boltahe ay nagtatakda ng output zero.
  2. Pahiran ng kilalang mekanikal na kalibrasyon (hal.g., isang lift reflictor sa ibayo ng gauge) upang gayahin ang isang kilalang pagbabago sa resistensiya at tiyakin ang pakinabang.
  3. Sinusukat ang output sa pamamagitan ng digital na voltmeter o ADC. Tatantiyahin ang aktuwal na pakinabang at baguhin ang RG kung kinakailangan.
  4. Itala ang output na inaanod sa ibabaw ng temperatura at panahon upang matumbasan sa digital na paraan kung kinakailangan.

Pag - aayos sa Pamamagitan ng Aktibong Pagpapadulas

Pagkatapos ng amplification, ang karagdagang pagpasa ay maaaring lalo pang magpabuti ng kalidad ng signal. Ang isang second-order low-pass filter na may isang cutoff frequency lamang sa ibabaw ng pinakamataas na signal frequency ay nagpapabawas ng malawak na ingay at pumipigil sa pag-aalsa sa ADC. Ang pansala ay maaaring ipatupad gamit ang isang Sallent-frequen na topolohiya gamit ang parehong op-amp (kung ang mga dual/quad pack ay ginagamit) o sa pamamagitan ng isang dedikadikadikadikadong filter na sa IC. Para sa napakababang sukat ng frequency, isang pantatak na stabilidad na madalas na sinusundan ng isang de-kalay-kadesistrikadesis na RC.

Para sa mga aplikasyong nangangailangan ng pagbubukod (hal.g., mga aparatong pangmedisina o mga kapaligirang industriyal na may mataas na boltahe), isang nakabukod na amplipayler o digital na isolator ang dapat ilagay pagkatapos ng iba't ibang amplipayler.Ito ay bumabali sa mga presipitasyon ng lupa at nagpoprotekta sa mga panukat na elektroniko.

Karaniwang mga Patibong at Suliranin sa Pagputok

  • Poor CMR dahil sa resistor mismatch: Gamitin ang mga resistantor network na may magkakahanay na ratio, o ipatupad ang isang instrumentation amplifier na may internal laser function.
  • [ Dahil sa labis na pagkakarga ng capacitibong karga sa output o hindi sapat na pag-iimpluwensya. Magdagdag ng maliit na serye na resistor (10 – 50 ⁇ ) sa output o bawasan ang kinitang bandwidth sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang feedback capacitor.
  • [Offset drift: Kung ang output ay nagbabago sa temperatura, tiyakin na ang op-amp ay nakatakda para sa mababang pag-anod at na ang tulay ay thermally balanse (e.g., dummy gauge para sa kabayaran ng temperatura).
  • Noise pickup: Shield wifted-pair input wires at i-konekta ang kalasag sa calculus ground sa isang punto lamang. Iwasan ang pag-iiba ng input wires malapit sa pag-ikot ng mga suplay ng kuryente o motor.

Mga Gamit ng Aktibong Iba't Ibang Amplifiers sa mga Tulay

Bukod sa mga gauge na strain, ang aktibong mga amplifier na magkakaiba ang kulay ay ginagamit sa:

  • [[Paressure transducers: Piezoresitive bridge sensors para sa mga aplikasyong pang-kompyuter at medikal.
  • Thermal sensors: Platinum resistance temperature detector (RTDs) sa isang tulay ng Wheatstone.
  • Mga sensor ng magnetic field: Giant magnetoresistance (GMR) tulay para sa kasalukuyang sensing at pagtutop ng posisyon.
  • Mga kaliskis ng Weigh: Ang mga selulang pansan ay lumilikha ng mga millivolt-level output na nangangailangan ng prekwensiyang amplipikasyon at digrisasyon.
  • Mga sensor ng posisyong universe: Hall calculation bridges na ginagamit sa di-masel na DC motor comutation.

Pagsasaayos

Ang mga aktibong magkakaibang amplifier ay kailangang - kailangan para makuha ang malinis, mas pinalawak na mga hudyat mula sa mga sirkito ng tulay. Sa pamamagitan ng maingat na pagpili ng mga sangkap na fearance lalo na ang op-amp o instrumentation amplifier, resistor, at power supply feeds, ang mga prinsipyong tinatalakay dito ay kumakapit sa isang malawak na hanay ng mga sensor na may bridge-based, na ginagawang ang aktibong iba't ibang episyal na isang batong - panulok ng preperensiyasyon.