Piezoelektrik Sensör Signal Chain'ı anlamak

Piezoelektrik sensörleri, kristal veya seramik malzemelere uygulanan stresle mekanik deformasyonu dönüştürür.Bu transdüserler, elementi ve sadık bir şekilde faiz grubu ile sinyalini genişletir.Temel zorluk, sensörün kendi kendine bağlı bir sinyalin, yüksek bir girişe bağlı olarak yüksek bir geçitten aralığına kadar aralığına kadar uzanır, ancak bu sabit bir yükleyiciyi yükleyemez ve sadık bir şekilde uyarıyı alır.

Sensör eşdeğer devre tasarımını anlamak, düşük frekanslı sinyal içeriğinin, öğeyi daha yüksek frekanslarda devre dışı bırakmakta olduğu gibi düşük frekanslı sinyal içeriklerin değerlendirilmesi gerektiği gibi kaybedilmesi gerekir.

Bir başka sık sık sık görünüşe göre, kablo kapasitesinin genel sistem cevabı üzerindeki etkisidir. Kısa bir kopsiz kablo bile bu farklılıkları onarabilir, köşe frekansına geçiş ve sinyalin amplitüdülasyonun azaltılması için standart haline gelir.Çok kanallı sistemlerde, yanlış eşleştirmeli kablo uzunluğu, comlibration'un fiziksel dönüşüm konusunda yararlı bir arka plan sağladığı varyasyonları elde eder.

Piezoelektrik Sensörleri için Amplifier Topologys

Gereçiciler: Basit ama Kablo-Dependent

Yüksek dereceden eğimli bir gerilim yükselticisi, yüksek çözünürlükte veya elektrometrenin sabitleyicisi ile sabitlenebilir.Bu yaklaşım, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bir bağlantı oluşturabilir.

Bir gerilim yükselticisi kullanırken, af-amp'in giriş kapasitesi dikkatlice yönetilmelidir. Birçok FET-input amplitüdleri 10 ila 20 pF diferansiyel giriş kapasitesinin üzerinde sergilenir, bu da doğrudan sensör ve kablo kapasitesinin ötesine geçer. Bu, yalnızca şarj edilebilirliği azaltamaz, ancak ayrıca yükseltilebilir bir kutup sunar.

Ampirikatörler: Piezoelektrik İşareti için Çalışmak

Bir şarj amplifikatörü, sensörün şarjını doğrultmak için bir operasyonel yükselteç kullanır.Çünkü giriş bir sanal zemindir, sensörün kendi kapasitesi ve kablo kapasitesi aslında transfer fonksiyonunun dışına çıkar. [Dörtücükürücükürücüküresel gerilimler:0]

Bir DC işletim noktası sunmak ve düşük frekanslı sürüklenmek için, bir geri bildirim direnici R)[Döneticileri) C|[Döneticileri değiştir][Dönder)[Döneticileri değiştir], bir dizi sabitleme ile sabitleme işlemine karşı, yüksek çözünürlükte bir şekilde ayarlandığında, otomatik olarak otomatik olarak sabit bir şekilde giriş yapılır.

Bu, şarj amplifünün gerçek anlamda transimpedans yükselticisi olduğu için değil - bu nedenle şarj işlemi (zamanda entegre) bir gerilime dönüştürür. Geri bildirim cihazı veya servo döngü, mevcut olan fiziksel direnç süresini değiştirir ve çıktı gerilimi, toplam şarj edici yükselticiliği ile DC sızıntı akımlarına karşı hassastır, bu nedenle geri bildirim cihazı dikkatli bir şekilde seçilmelidir.(0)

Yüksek-Gain Stability için kritik özellikler

40 dB'nin 100 dB'ye kazanımlarını hedef alan zaman, operasyonel yükselteç aynı anda birkaç tamleştirici parametreyle karşılanmalıdır.Kategori şu anda 1 GULLT'nin geri bildirimde bulunulması gereken yüksek gürültüyü azaltabilir.Sampiyonel geçiş oranına göre yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlüktedir.

Openloop kazanır ve geniş bant genişliği ürün, doğruyu korumak için ne kadar kapalı olduğunu dikte eder.Intamama değeri 100 pF ve 1 sensör kapasitesinin birleştirilmesi ve ayrıca, yükseltici yükselteçlerin en yüksek oranda artışını gerektirir.Intamam-geri dönüş, tüm hikayenin geri dönüşüne yol açar; ek olarak, yarı zamanlı olarak, geri dönüşler için doğru bir şekilde geri dönüşler yapabilmeli.

Bu parametreler ötesinde, ortak nokta reddedilme oranı (CMRR) ve güç tedarik oranı (PSR) gürültülü endüstriyel ortamlarda kritik hale gelir.Sürücük olmayan CMRR ile şarj amplifikatörü, sabit disklerin yüksek olması için sabit bir şekilde ayarlanabilir.

Stability Analysis and Compensation Techniques

Yüksek lisansta kalabilite, kapasitif-beden yükselteçleri otomatik olarak garanti edilmez. C) C) ve R) dirsek, kutup-zero çiftleri otomatik olarak garanti edilir.

Parazit miktarını seçmek bazı hesaplama gerektirir.Bir başlangıç kuralı, sıfırı 20 pF'nin iyi çalıştığı bir değer seçmektir, ancak bu, PCB'deki yüksek kapasitelilik oranlarının yüksek olması gerekir.[Döneticileri değiştir] Diğer bir teknik, bir dekomp[FLT) yükseltilebilir.

Son derece yüksek yüksek çözünürlük tasarımları (80 dB), iki aşamalı bir şarj amplifikatörü gerekli olabilir. [Dönemli bir ses kazanımı limitli bir geri yükleme cihazı, ikinci aşamanın düşük frekanslı dengesizliğe karşı iyileştirici bir artış sağlarken, ilk aşamanın çıkışının kendi büyük CFOA tarafından genişletilebilir, ancak gelişmiş bir giriş tekniklerinin daha yüksek bir girişte doğrudan doğruya doğrulanması gerekir.

Piezoelektrik Amplifiers'te gürültü yönetimi

Gürültü en küçük ölçülebilir sinyalleri gizleyebilir ve yüksek bir girişli yükselteçle her gürültü kaynağı mage edilir.Probrasyonlar, af-amp'ın intrinsic voltajı ve mevcut gürültüyü azaltabilir ve 1/f (flicker[D) gürültüyü azaltmak için, şarj edici gürültüyü azaltmak için, projeksiyonu kullanmak için [Dönetici:0n)

Düşük aşırı gürültü ile geri bildirimde bulunmak da önemlidir. Metal-film veya incefilm-tamamlayıcılar karbon-kompozisyon türleri üzerinde tercih edilir.Reef direnç direnci normalde yüksek noktaya kadar monte edilirken, düşük 1 / üstü frekansın bandı içindeki herhangi bir gürültü doğrudan doğruya doğrulanırsa, DC'nin çok düşük frekans performansına ihtiyacı varsa, büyük bir servo döngünün seslendirme cihazının seslendirme cihazına karşı dirençli olarak kullanılabilir.

Sistemli bir hesap gürültü analizi üç adım takip eder. İlk olarak, a-gruptaki tüm gürültüyü af-amp gerilim gürültüsünden ve gürültü kazançlarından kaçınır. #[Döneticileri analiz eder][Dönderlik süresine göre, 10 °T) ve R[D)[D)[Dönder)[Döndergiler için bir ses çıkarırlar.

Bitirme Seçimi ve Adım-by-Step Design Örnek

Bir beton tasarım örneği, 1 V / C (C) veya CFLT'nin değeri[FLT) için yeterli olan bir şarj amplifünün (150 pC/g) ile bağlantılı olduğunu varsayar.

Geri bildirimde düşük frekanslı kesimin kesilmesini sağlar. 0,5 Hz -% 10 puan, R)[Dönetici:0) = 1/(2 ⁇ 0.5 Hz· 250 pF) ⁇ 1.27 GULLAH. 1 GULLY veya 1.5 GULLAH dirençli olan parçalar pratiktir; tam değer, tam bir şekilde doğrulanmışsa, tam bir köşe kritik değildir.

Seçilen temel bileşenlerle, stabilite değerlendirilir. Bir şarj yükselticisi için gürültü kazanır 1 + C) )[Dönetici:2|Dörtücük|Dönetici: 8|D) CİNC[DÜye Olmayanlar İçindeki CİNCÜye Olmayanlar (DÜye Olmayanlar) + 10 PF (Sampiyon giriş) ⁇ 1010 pF. Gürültü = 1 + 1010/250 = 5,4, veya 14 dB.

İkinci bir örnek için, 100 mV /g'nin bir çıkışını elde etmek için yüksek frekanslı bir yükselteç yükselticisi göz önüne alındığında, CFLT:0, 100 pF ve R) yüksek çözünürlükte 100 $ 'lık bir şekilde kullanılabilir.

PCB Layout ve Shielding Best Practices

Layout, yüksek bir kesintiye maruz kalmak veya kırılabilir, yüksek geri dönüş pastası. (kömücü yükselticinin) en hassas noktası, kuruldaki bir bekçi yüzüğü ile çevrili olmalıdır.

Geri bildirim cihazı ve direnç, yüksek hacimli düğümler altında sürekli olarak yer almalıdır, böylece güvenlikli bir kablo ile şarj edilebilir.

Çok katmanlı bir gemide, iç katmanların zemin uçaklara tayin etmesi ve şarj amplifikasyonun içine girilmesi için dijital sinyallerin veya anahtarlamaların taşınmasının sağlanmasının sağlanmasının sağlanmasının tek bir noktada, belirli bir analog alanı kullanarak, Windows bileşenlerinin düşük parasitik kapasiteye bağlı olarak kullanılmasını sağlayın.Bu yıldız-bazlık yaklaşımı, her bir yerden bakırın yüksek çözünürlükte yer alan bir geçiş yolu ile ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı bir şekilde değiştirilmesi gerekir.

Test, Tuning ve Performans Doğrulama

Montajdan sonra, amplifatörün stabilitesini ve performansını sistematik bir test planı ile kanıtlayın.Bir işlev jeneratörü ile seride şarj edilen bir sabitleme ile kontrol edin: 10 pC kapasiteli bir şarj veya hasar görmüş bir giriş ile çıkış yanıtı verir.

Frekans cevabı bir ağ analizörü ile ölçülebilir veya giriş sinek dalgasını süpürken ölçümler düzdür. Gürültü ölçümleri, R)|D|D) Sürekli olarak kontrol etmek için kaydedilir ve bu sayede hızlanan bir yığınlama işlemine izin verir.

Kapsamlı bir doğrulama için, yükselteçin lineerliğini bir dizi bilinen suçlamaları ve çıktıyı arsayarak ölçmek gerekir.Retortion aşağıda olmalıdır -80 dB yüksek kaliteli ölçümler için. Düşük bir test cihazı kullanın.Bu son testler, kablo ve bağlantı bağlantısı için sonuçları kontrol etmek için analiz eder.Ingerekli bir uyarıda, yükseltilebilir bir uyarıda amplibrasyon çıktısını kullanarak.Bu son test cihazını genellikle bir uyarıda test etmek için.

Uygulamalı Uygulamalar için Gelişmiş Teknikler

Muhafız ve Çiçeği

Sensör ve kablo kapasitesi büyük olduğunda, gürültü kazanç ve çıkış gürültü artışları artar. Bir bootstrapping tekniği, kablo kalkanını, giriş giriş girişte olan bir gerilime bağlı olan bir uyarıda (gerçek olmayan zemin) ile azaltılabilir.Bu, yakındaki izlerden gelen etkili kablo kapasitesi azaltır ve DC hassaslığı azaltır.

Pratik bir bootstrapped şarj amplifikatör, sinyal iletkeni takip etmek için ikinci bir amork kullanır.Bu efekt, C[Dönlendirme giriş geriliminin düşük maliyetli bir kopyasıdır, 10 veya daha fazla, doğrudan gürültü ve bant genişliği ile ortaya çıkan bir işlemdir.Bu teknik C) üzerindeki kontrol edilebilir.

Genişletilmiş Band genişleyen için betonlayıcılar

Tek bir opamp, stabiliteyi korumak için gerekli kazanç sağlamadığında, bir kompozit yükselteç çiftleri hızlı, geniş bantlı bir amplifikatör ile bir DC-stable cihazı ile bir araya getirilemez.Bir şarj amplifikatöründe, bir optik aşama hem yüksek giriş engeli / düşük önyargılı bir JFET akor dengesizliği mevcut ve yüksek kazanç sağlar.

Bir ortak uygulama, bir JFET af-amp (e.g., OPA827), ilk aşamayı transimpedans konfigürasyonunda, JFET'nin geniş bir bant gerilimi yükselticisi (örneğin, THS3062) ile birlikte, geri bildirim cihazı (C) sabit geri dönüş yolundan geçebilecek şekilde sabit bir geri dönüş yolundan geçebilecektir.

Çok Low Frequencies için anahtarlanmış Capacitor Teknikleri

Jephones veya sismik izleme gibi uygulamalar için, sinyallerin 0.0'e kadar uzatıldığı, gerekli geri bildirim itirazlar (örneğin, 1/(fclkk[Döneticisel olarak sabit bir frekansta küçük bir kapasitör atlatmak için çok yüksek bir direnç oluşturabilir.)

Dijital Ücret ve Filtreleme

Modern sistemlerde, analog tazminat yükünden bazıları dijital alana aktarılabilir. Sayısallaştırmadan sonra, şarj amplifatörün dijital filtre ile düzeltilmesi gerekir - düşük tepki frekansının geri yüklenmesi gibi (örneğin, düşük seviyeli servo yanıt frekansına göre) ve C) gibi, analog bir yaklaşım olmadan DC dengelemek gerekir.Bu, özellikle de yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek bir görüntü oluşturabilir.

Final bütünleşmesi ve Gerçek Dünya Robustness

Kombinasyon elektrik özellikleriyle karşılaştırıldığında, veri satın alma sistemini daha büyük sisteme entegre etmesi gerekir.Doğal korumanın hem fiziksel koruma hem de elektrik kalkanı sağlar.Çevre güçlü elektromanyetik alanlar içeriyorsa, quiescent mevcut bir tasarım sürücüsü haline gelir; modern düşük güçlendiriciler yükleme olmadan veri toplama sistemi girişi zorlanabilir ve düşük gürültüyü 1 mA'nın altından çıkarma noktasına kadar sürebilir.

Sıcaklık tazminatı dış veya endüstriyel uygulamalar için gereklidir. Geri bildirim cihazı C)F) Sıcaklıklı bir C0G (NP0) türü, düşük frekanslı köşe kritik değilse kabul edilebilir.

Son olarak, kalibrasyon prosedürü belgeleyin: Bilinen bir mekanik alıntıyı sensöre uygulayın, yükseltici çıktıyı kayıt edin ve tüm sinyal zincirini içeren hassas bir değer elde edin. Bu end-to-end kalibrasyonu, tüm varyasyonları sağlar - yükseltici toleranstan hesaplanır - üstolojiden emin olun, çok kanallık sistemlerinden, her kanaldaki hataları tekrarlanabilir ölçümlerden ve değişkenleri doğrultamaz bir şekilde optimize eder.