- •РАЗДЕЛ 1: Введение
- •РАЗДЕЛ 2: Мостовые схемы
- •Конфигурации мостов
- •Усиление и линеаризация выходных сигналов мостов
- •Управление мостами
- •Литература
- •РАЗДЕЛ 3: Усилители для нормирования сигналов
- •Характеристики прецизионных операционных усилителей
- •Входное напряжение смещения
- •Модели для входного напряжения смещения и входного тока
- •Нелинейность разомкнутого коэффициента передачи по постоянному току
- •Шум операционного усилителя
- •Ослабление синфазного сигнала и влияния источника питания
- •Анализ бюджета ошибок усилителя на постоянном токе
- •Операционные усилители с однополярным питанием
- •Входные каскады однополярных операционных усилителей
- •Технология производства ОУ
- •Инструментальные усилители
- •Схемы инструментальных усилителей
- •Источники ошибок инструментального усилителя по постоянному току
- •Источники шумов инструментального усилителя
- •Анализ бюджета ошибок ИУ с мостовым датчиком
- •Таблицы разрешения различных измерительных усилителей
- •Защита входов ИУ от выбросов напряжения
- •Усилители, стабилизированные прерыванием
- •Изолированные усилители
- •Литература
- •РАЗДЕЛ 4: Измерение деформации, силы, давления и потока
- •Тензометрические датчики
- •Цепи нормирования сигналов с измерительных мостов
- •Литература
- •РАЗДЕЛ 5: Датчики с высоким импедансом
- •Предусилитель для фотодиода
- •Рассмотрение напряжения смещения предусилителя и его дрейфа
- •Термоэлектрические потенциалы как источник входного напряжения смещения
- •Разработка предусилителя по переменному току, его полоса и стабильность
- •Анализ шумов предусилителя фотодиода
- •Шум входного напряжения
- •Тепловой (Джонсоновский) шум входного резистора R1
- •Шум входного тока прямого (неинверсного) входа
- •Тепловой (Джонсоновский) шум резистора в цепи прямого (неинверсного) входа
- •Резюме по шумовой работе схемы с фотодиодом
- •Уменьшение шума при использовании выходного фильтра
- •Резюме по работе схемы
- •Компромиссные решения
- •Компенсация в высокоскоростном фотодиодном I/V конверторе
- •Выбор ОУ для широкополосного фотодиодного ПТН
- •Конструирование высокоскоростного предусилителя фотодиода
- •Анализ шума быстрого предусилителя фотодиода
- •Высокоимпедансные датчики с зарядом на выходе
- •Схема низкошумящего зарядового усилителя
- •Шумопеленгаторы
- •Буферный усилитель для рН пробника
- •CCD/CIS обработка изображений
- •Литература
- •Линейные дифференциальные трансформаторы
- •Оптические кодировщики
- •Сельсины и синус-косинусные вращающиеся трансформаторы
- •Индуктосины
- •Векторное управление индукционным двигателем переменного тока
- •Акселерометры
- •Литература
- •РАЗДЕЛ 7: Датчики температуры
- •Работа термопар и компенсация холодного спая
- •Термисторы
- •Температурный мониторинг микропроцессоров
- •Литература
- •РАЗДЕЛ 8: АЦП для нормирования сигнала
- •АЦП последовательного приближения
- •АЦП последовательного приближения с мультиплексируемыми входами
- •Законченные системы сбора данных на одном кристалле
- •Литература
- •РАЗДЕЛ 9: Интеллектуальные датчики
- •Токовая петля контроля 4-20 мА
- •Подключение датчиков к сетям
- •Литература
- •РАЗДЕЛ 10: Методы конструирования аппаратуры
- •Ошибки в системах высокой точности, связанные с резисторами и паразитными термопарами
- •Выполнение заземления в системах со смешанными сигналами
- •Шины земли и питания
- •Двухсторонние и многослойные печатные платы
- •Многоплатные системы со смешанными сигналами
- •Разделение аналоговой и цифровой земли
- •Выполнение заземления и развязки в ИС со смешанными сигналами
- •Тщательное рассмотрение цифровых выходов АЦП
- •Рассмотрение тактового генератора выборок
- •Эксперименты с коммутационным стабилизатором
- •Локальная высокочастотная фильтрация напряжения источника питания
- •Фильтрация силовых (сетевых) линий переменного тока
- •Предотвращение выпрямления радиочастотных помех
- •Работа с высокоскоростной логикой
- •Обзор концепций экранирования
- •Общие точки на кабелях и экранах
- •Методы изоляции цифровых сигналов
- •Защита от перегрузки по напряжению
- •Защита от перегрузки по напряжению с использованием канальных устройств защиты КМОП-типа
- •Электростатический разряд
- •Электростатические модели и тестирование
- •Литература
РАЗДЕЛ 3: Усилители для нормирования сигналов
РАЗДЕЛ 3: УСИЛИТЕЛИ ДЛЯ НОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ
Уолт Кестер, Джеймс Брайнт, Уолт Юнг
!Характеристики прецизионных операционных усилителей
!Анализ бюджета ошибок усилителя по постоянному току
!Операционные усилители с однополярным питанием
!Инструментальные усилители
!Усилители, стабилизированные прерыванием
!Изолированные усилители
Введение
В разделе изучаются параметры усилителей, критичные при использовании в приложениях нормирования сигналов. Напряжения смещения прецизионных интегральных операционных усилителей должны быть не ниже 10 мкВ с дрейфом около 0.1 мкВ/˚С. Операционные усилители, стабилизированные прерыванием, дают смещения и их дрейфы, не выделяемые на фоне собственных шумов. Типовыми являются разомкнутые коэффициенты передачи операционного усилителя (РКП) более 106 при КОСС и коэффициенте ослабления влияния источника питания (КОВИП) того же порядка величины. Применение таких прецизионных операционных усилителей с сохранением столь высоких параметров может составить существенную проблему разработчику, т.е. при выборе пассивных компонентов и топологии печатной платы.
Важно понимать, что указанные выше параметры по постоянному току не являются единственными определяющими при выборе усилителя. Не менее важными являются параметры по переменному току, даже при работе на низких частотах поскольку РКП, КОСС и КОВИП имеют весьма низкую частоту среза в области НЧ (НЧС) и низкая частота процесса может оказаться в соответствующей зоне ослабления, что повлечет увеличение ошибок по сравнению с расчетом для режима постоянного тока. Например, для усилителя с РКП=107 по постоянному току и единичном усилении fU=1МГц частота среза НЧС составит 0.1Гц!
По этой причине следует рассматривать разомкнутый коэффициент передачи на частоте реального сигнала. Соотношение для РКП (с однополюсной функцией передачи) на частоте сигнала AVOL(fSIG), частотой сигнала fSIG и частотой единичного усиления fU дается выражением:
AVOL |
( fsig ) = |
fu |
|
fsig |
|||
|
|
Для выше приведенного примера, AVOL(100 КГц) = 10 и AVOL(10 Гц) = 105.
Потеря усиления на частоте сигнала может внести искажения, что особенно неприятно для частот звукового диапазона. Потеря КОСС и КОВИП на частоте сигнала может внести ошибки.
©АВТЭКС Санкт-Петербург (812) 567-7202, http://www.autexspb.da.ru, E-mail: autex@newmail.ru Автор перевода: Горшков Б.Л.
3-1