Hassas Sensör Devrelerinde Dirilleştiricileri Anlamak

Temizleme, modern sensörlerden gelen sinyalleri hassas elektronikte en kalıcı zorluklardan biridir. sensör harmonik bir termodisme sıcaklığı, küçük bir sensör sinyalini oluşturan hataları yaratır. Basit bir tek yönlü yükselteçli yükselteç genellikle bu koşullarda başarısız olur, çünkü elektromanyetik müdahale için antenler olarak çalışır, yakın zamanda yakın zamanda anlık sinyal sistemleri harmonikler ve uzak devreler arasındaki farklar doğru bir şekilde uygulanır.

Ortak-Mode Rejeksiyonunun Rolü

A× diferansiyel yükselteç, iki giriş sinyalleri arasındaki farka orantılı olarak, her iki terminale de ortak olan bir gerilime yol açıyor[Dönetici:0)

CMRR doğrudan istenmeyen ortak nokta sinyalinin ne kadarını doğruluyor ve baskılı bir hata olarak görünüyor. Pratik bir sensör sisteminde CMRR sadece bir veri sayfası numarası değildir - kaynak hatası nedeniyle, dirençsiz bir sistem CMRR'nin yaklaşık 46 dB'ye kadar sabitlediği, yükselticinin kendisi 120 dB daha yüksek frekanslarda sabit bir düzeltme mekanizmasına karşı verdiği bir dengesizlikle, iki giriş ağı ile birlikte, 10 kULL giriş ağı ile bir araya gelir.

Sensör Sistemleri Neden Diferansiyel Amplification talep eder

Sensörler genellikle küçük bir diferansiyel gerilim süpersizyonlar çok daha büyük, sık sık sık dalgalanma, ortak mod seviyesi, örneğin, belirli bir sinyal değişikliği olarak ortaya çıkan bir sabitleme işlemine yol açan bir dizi baskıyı ortaya çıkarır.CMRR'nin üzerindeki bu dalgaların sadece baskı bilgilerini terk edebilir.Mevcut bir akışta, sabit noktanın altındaki bir yığınlama işlemine karşı çıkan bir ölçüm, zemindeki eğimli bir sinyalin düşmesinden kaçınır.

Ground Loop Problemi

Ground loops formu, iki veya daha fazla devre düğümü nominal olarak aynı potansiyele bağlı olarak, sistem zeminine atıfta bulunarak, mevcut gerilimler yaygın olarak ortaya çıkıyor ve bu mevcutlar, gerilimin kablo ve PCB izlerini doğrudan doğruya doğrultarak, sinyallerin zemin sensöre yönlendirilmesine veya ölçüm sistemine yol açtığına yol açıyor.

Core Differential Topologys ve onların Trade-Offs

Dört-Resist veya Farklılık Amplifier

En basit diferansiyel aşama, bir köprü konfigürasyonunda dört hassas dirençle tek bir operasyonel yükselteç kullanır. transfer fonksiyonu V)OUT) = (R2 ⁇ R1) × (V2 ⁇ V1), direnç oranı mükemmel bir şekilde eşleştirilir: R1 = R3 ve R2 = R4. Bu klasik devre düşük sayı ve düşük maliyetle aynı zamanda düşük maliyetlidir.

Discrete Yaklaşımının Güçlüleri ve Sınırları

Tek-op-amp farkı amplifikatörü, sinyal kaynağının düşük ve dengeli bir çıkış engeli olduğunda, dB'nin altındaki CMRR'nin 80 dB'nin altındaki üçüncü modüle karşılaştırıldığında, şu anki rakiplere karşılaştırıldığında yaygın olarak kullanılır: kaynağın engellendiği tek bir maçsız direnç ağı kullanmak.For applications require high entry impedance or CMRR above 90 dB, the three-op-amp-ampation amplifikatörü daha iyi bir seçimdir.

Üç-Op-Amp Instrumentation Amplifier

Hassas sensör için endüstri standardı, üç parçalı sinyal yükselticisidir.İki adet dış olmayan yükselteçli yükselteçler girişleri, uygun ve sürüklenme işlemini yapmak, çünkü giriş tamponları aynı şekilde yapılır ve aynı ortak nokta gerilimi artırır, CMRR öncelikle fark edilen bir tek dışsal dirençle belirlenir ve bu sayede 100 dB'yi modernize eder.

Üç-Op-Amp Architecture Achieves High CMRR

Üç-op-amp tasarımının anahtarı, giriş tamponlarının tamamen R)G) Bu girişteki ortak nokta, CMRR'nin 120 dB'ye veya daha fazla lazer destekli monolithic uygulamalara ulaşmasına olanak sağlar.

ADC Sürücüleri için tam olarak diferansiyel amplifler

Modern yüksek çözünürlüklü delta-sigma ve başarıcı-sonuçlama ADC'lerin tamamen farklı bir sürücüden faydalanan farklı girişler genellikle olumlu ve negatif bir amplifikatör hem de ortak bir referansla, belirli bir tedarik gerilimi için dinamik aralığı sağlar ve analog işlem sırasındaki hataları iptal eden hassas veri toplama sistemleri için optimize edilir.Bu cihazlar ADC içinde örnekleme kapasitesi ve düşük çıktısızlığı ve hassas bir şekilde kontrol ile.

Eleştirel Tasarım Parametreleri ve Pratik Ticaret-Resimler

Giriş Impedance and Bias Current Effects

Yüksek giriş, önemli bir çıkış direnci ile sensörler için önemlidir, pH probları, pastazoelektrik transducers ve yüksek hacimli termo çift devreleri kullanarak bunu basit bir fark amplifikatörü kullanarak, her giriş tarafından görülen etkili giriş, DC dengeleme hatasının sabitleştirilmesi ve çıktı geriliminin değiştirilmesi gibi, bu nedenle yüksek çözünürlükte bir çift yüksek çözünürlükte bir çift yüksek çözünürlükte elde etmek için tercih edilir.

Signal Chain'daki gürültü kaynakları

Her yükseltici gerilim gürültü ve mevcut gürültüye katkıda bulunur ve her direnç, düşük seviyeli sensör uygulamaları ile, toplam giriş-çıkırık gürültünün en küçük ilgi sinyalinin altında iyi tutulması gerekir.Farklı bir aşama için, gürültü kazançları genellikle belirli konfigürasyonlar için daha düşük olmalıdır, bu nedenle ses analizi üstolojinin kazanılması gerekir.

Doğru ve Sıcaklık Drift

Hassasiyet kazancı stabil, maçlanmış dirençler gerektirir. Ayrık tasarımlar için, işletim sıcaklık aralığına göre hassas ağlara karşı hassaslık (0.01 veya daha iyi) ve düşük sıcaklık direnci izleme katsayısı (örneğin, ±2 ppm seviyesi başına derece yüksek kazanç talep ettiğinde, yükselticinin giriş dengeleme yükselticileri genellikle baskı hataları ve kazanımı hataları kazanır ve işlemsel sıcaklık aralığına göre hesaplanabilir.Forprogramlanabilir, dışsal bir direnç seviyesi düşüklüğü kazanır.Insable growths to the reliable increases to the application uses very high gain, the developer's input blank.

Pratik Uygulama ve Kompiyon Seçimi

Sensör için Doğrusal Ampiksiyonu Seçin

Yeterli bant genişliği, yarı iletkenlik ve gürültü performansı sensörün frekansı aralığı için seçin. Düşük frekanslı sensörler için ölçekler ve sıcaklık probları, bir chopper-stabilized zero-drift amplifikatör gibi:0)OPA333, derece yüksek çözünürlükte 100 tane analoglu yüksek bantlı diskolü cihazda yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlüktedir.

Direnme Ağları

Direnk eşleştirme, yüksek CMRR'ye ayrı ayrı ayrı ayrı bir yükselteçte ulaşmanın en önemli faktörüdür. Bireysel% 0.1 aynı makaradan gelen dirençler hala bağımsız sıcaklık davranışı sergilemektedir, CMRR'ye sıcaklık değişiklikleri ile birlikte stabiliteyi sürdürmesi ve CMRR'nin ayrık hassas uygulamalar için 4400'e karşı dirençli uygulamalar için, % 0,05 oranında tek bir substrata karşı direnir ve TCR ortalamanın %2 ppm'lik oranına uygundur.

Düşük Gürültü ve Yüksek CMRR için PCB Layout

Layout, diferansiyel bir yükselteç tasarımı ile şematik olarak önemlidir.Girişim izlerini simetrik ve kapasitede minimum 0.1 mikrobünlü seramik kapasitör ve 10 mikromalzayı alt üst üste yerleştirilen beton levhaları, yüksek hızlı dijital veya geçişli güç izlerinin doğrultulmasını engeller.Mevcut noktaların altındaki bir akışta sabit bir şekilde monte edilmesi gereken güç malzemelerinin bir kombinasyonu ile aynı anda sabit bir şekilde bağlantı noktası haline getirebilmeli.

Symmetry Is Non-Negotiable

İki giriş yolundaki herhangi bir asimmetri, yükseltici girişlerden gelen geri dönüşlere ve girişe uygun olarak, ortak modları yüksek frekanslarda ayırıcı hataları kullanarak dönüştürür. Anahtar düzeni yönergeleri, her giriş izlerinin uzunluğuna uygun olarak, geri bildirimde bulunan iki basamaktan aynı mesafedeki geri yüklemelere uygun olarak yerleştirir ve giriş dönüşleri için zemin bağlantıların equidistant olmasını sağlar.

EMI ve RFI Koruma için giriş Filtreleme

Endüstriyel ortamlardaki sensörler genellikle yükseltilebilir radyo-freze müdahalesini alır ve amplitüdün giriş aşaması tarafından yeniden tanımlanabilir ve alt giriş noktaları ile birlikte kaymak için düşük seviyeli bir ağ oluşturabilir.Dettys in the input lines provides additional attenuation. but, series direniş, termal gürültü ve kıvrımlar CMRR tarafından takip edilebilir bir şekilde düşük giriş noktalarına karşı çıkamaz ve filtreyi tercih eder.

Simülasyon ve Test Yöntemleri

Bir prototipe taahhüt etmeden önce, tam sinyal zincirini SPICE'de parasitik kapasitans ve indükance içeren gerçekçi bileşen modelleriyle simüle edin. Run Monte Carlo simülasyonları, direnme ve CMRR'yi nasıl etkilediğine göre, hata kazanır ve üretim için doğru bileşenleri kullanarak bir prototip yapın; bu, mevcut olan test edilen devrelerin etkili CMRR'sini ortaya koyar. Birçok yarı iletken üretici, paketin parasitics ve tipik önyargıları içeren yükseltmektedir.Invision, make a probe using the correct components for production.Use an evaluation boards for the defaultd circuits for their developers for their developers for their developers that include package parasitics and typical negative current behavior. After simulation.

Test CMRR laboratuvarda hem yükseltici girişleri aynı sinyal kaynağına bağlar ve çıktı amplitüdünü ölçür.Bir sineks analizi ile ortak nokta gerilimi artırır, genellikle 50 Hz veya 60 Hz, anas reddedilmesi için, ve birkaç kilohertz'a kadar, çıkış gücü tedarik ortamları için.

Problem Çözme Ortak Diferansiyel Amplifier Problemleri

Bir diferansiyel yükselteç düşük CMRR'yi sergilediğinde, ilk önce karşılaştırıldığında küçük bir gerileme cihazı, CMRR'yi 60 dB veya daha kötüsü ile ilişkilendiren sabit bir şekilde ayarlandığında, yüksek çözünürlükteki bağlantı noktalarına göre, yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan küçük bir geri yükleme cihazı veya sabit bir şekilde ayarlandığında, yüksek çözünürlükte bulunan bir diskoparlama işlemine karşı çıkan dört değişkenlik ayarlı sistemli bir şekilde sabitleme işlemine karşı çıkan bir şekilde sabitlenir.

Parazitik bir yükselteçte genellikle, girişte veya zemindeki parasitik kapasiteden gelen yüklerden oluşur; yükseltici çıktı ve kapasitif yük devreleri ile paralel olarak küçük bir izolasyonu ekleyin.Bu efekt için bir ağ analizcisi veya adım yükleme koşulları altında değerlendirme işlemi yapın.

Across Industry and Instrumentation

Endüstriyel otomasyonda, ayırıcı yükselteçler, yük hücrelerden, baskı vericilerinden ve direnç sıcaklık dedektörlerinden kaynaklanan işaretlerin işaretlenmesi, yüksek çözünürlükte 400 mm'ye kadar düşük çözünürlükte elektrotogram ve elektroensefazogram satın alma sistemleri, elektrotoksit şarj edicileri, elektrotoksit şarjlı kabloların on dört kilo vermeleri ve hasta güvenlik gereksinimlerine bağlı olarak, yüksek çözünürlükte 90 inçlik kablolama sistemi ile sabitlenebilir.

Diferansiyel ve Tek Bitmiş Mimarlıklarla Karşılaştırma

Tek taraflı bir yükselteç daha basit ve daha az pahalı olsa da, sinyalin ölçüm sistemi olarak aynı yere referanslandığında, gerçek dünya sensör dağıtımlarında nadiren karşılanan bir durumdur. sensör zemin potansiyel değişimleri sisteme göre, tek yönlü yükseltilmiş bir yükselteç sistemi, CMRDC'yi korumak için dikkatli bir şekilde yapılandırır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Doğru sensör çıkarma sinyali için bir ayırıcı yükselteç uygulamak, anahtarlamalı bir yükselteçle ilgili dikkatli bir şekilde dikkat gerektirir ve bu faktörler doğru şekilde yönetildiğinde, sonucun ilk önce, yüksek elektrik ortamları ile yüksek çözünürlükte olan sağlam bir sensör arayüzüdür.CMRR gürültü ve performansla ilgili olarak, eksperatif olmayan tüm yüzeylerde, doğrulanmış olan fiziksel ölçümler ile ilişkili olarak, doğrulayıcılar ile ilişkili olmayan tümleşik ölçümler ile ilişkili olarak, doğrulayıcılar ile ilişkili olarak, doğrulayıcılar ile ilişkili olarak, doğrulayıcılar ile ilişkili olarak, doğrulayıcılar ile ilişkili olarak, doğrulayıcılar ile ilişkili olarak, doğrulayıcılar ile ilişkili olarak, doğrulayıcılar arasındaki fark edilir.