EN
Дәл өлшеу жүйелері медициналық құрылғылардың калибрлеуінен бастап аэроғарыштық инструменттерге дейінгі заманауи өнеркәсіптік қолданбалардың негізін құрайды. Осындай жүйелердің ортасында өлшеу дәлдігі мен сигнал тұтастығын анықтайтын маңызды компонент – әдетте in-amp деп аталатын өлшеу усилительі орналасқан. Бұл арнайы усилительлер төменгі деңгейлі сенсорлық сигналдар мен сандық өңдеу жүйелерінің арасындағы шлюз ретінде қызмет етеді, сондықтан оларды таңдау мен енгізу жүйенің оптималды өнімділігін қамтамасыз ету үшін өте маңызды.
Заманауи өлшеу орталарының күрделілігі жиі кездесетін режимдегі бөгде әсерлерді болдырмау қабілеті бар, сондай-ақ миниатюрализацияланған сигнал өзгерістерін өңдей алатын күрделі күшейткіш шешімдерін талап етеді. Инженерлер нақты in-amp-ті таңдау үшін көптеген техникалық сипаттамалар, архитектуралық ескертулер мен өнімділік параметрлері арқылы бағдарлауы керек қолдану талаптары. Осы негізгі аспектілерді түсіну өлшеу дәлдігіне және жүйенің сенімділігіне тікелей әсер ететін шешімдер қабылдауға мүмкіндік береді.
Жоғары өнімділікті in-amp-ті таңдау тек негізгі күшейту талаптарынан тыс, кірістегі ығысу тогы, ығысу кернеуінің дрейфі және жолақтық сипаттамалары сияқты факторларды қамтиды. Параметрлердің әрқайсысы өлшеу жүйесінің жалпы дәлдігі мен ұзақ мерзімді тұрақтылығын анықтауда маңызды рөл атқарады. Бұл толық талдау дәлдікті өлшеу қолданбалары үшін инженерлерге оптималды күшейткішті таңдауға бағыт беретін маңызды сұрақтарды зерттейді.
In-Amp Архитектурасын және Жұмыс Принциптерін Түсіну
Үш Күшейткіш Конфигурациясының Артықшылықтары
Классикалық үш усилительді in-amp архитектурасы дәлме-дәл өлшеу қолданбаларының алтын стандарты болып табылады және бір усилительлі шешімдерге қарағанда жоғарырақ өнімділік көрсеткіштерін ұсынады. Бұл конфигурация екі кіріс буферлік усилительлерден және одан кейін дифференциалды усилительлік сатыдан тұрады, ол сенсорлық тізбектерге жүктеме әсерін минимизациялаумен қоса, кіріс импедансын максимизациялайтын орналасуды қамтамасыз етеді. Әдетте 1 ГОм-нан асатын жоғары кіріс импедансы көздің жүктемесінен туындайтын сигнал искажениясын минимизациялайды.
Үш усилительлі конфигурациядағы әрбір кіріс буферлік усилитель бірлік коэффициентпен жұмыс істейді, сигнал бүтіндігін сақтай отырып, жақсы ортақ режимді басу қабілетін қамтамасыз етеді. Дифференциалды усилительлік саты нақты сигналды күшейту мен ортақ режимді басуды орындайды, оның коэффициенті әдетте бір сыртқы резистор арқылы орнатылады. Бұл архитектура толық кіріс диапазоны бойынша өте жақсы сызықтылықты қамтамасыз етеді және жоғары өлшеу дәлдігін талап ететін қолданбалар үшін идеалды нұсқа болып табылады.
Үш күшейткішті конфигурациялардың симметриялық дизайны табиғи түрде басқа архитектураларға қарағанда жылжу сипаттамалары мен температуралық тұрақтылықтың жоғары деңгейін қамтамасыз етеді. Кіріс ығысу кернеуі мен каналдар арасындағы ығысу тогы температураның өзгеруі барысында тұрақты болып қалады, қатаң жағдайларда өлшеулердің қайталануын қамтамасыз етеді. Бұл сипаттамалар үш күшейткішті схемаларды көпірлік сенсорлық қолданбалар мен дифференциалдық сигналды шарттау үшін ерекше қолайлы етеді.
Токтық қайтарым мен кернеулік қайтарым топологиялары
Жоғары жиілікті қолданбаларда, жолақ ені талаптары дәстүрлі кернеу арқылы кері байланыс схемаларының мүмкіндіктерінен асып түскен жағдайда, қазіргі кері байланыс ток күшін күшейткіштерінің дизайны ерекше артықшылықтарын ұсынады. Бұл күшейткіштер күшейту деңгейіне қарамастан тұрақты жолақ енін сақтайды, сонымен қатар жоғарырақ slew rate өнімділігін және тез орнығу уақытын қамтамасыз етеді. Ток арқылы кері байланыс топологиясы динамикалық өлшеу жағдайларында, тез өзгеретін сигналдарды дәл тіркеу қажет болғанда, тез сигнал алуын мүмкіндігін береді.
Кернеу арқылы кері байланыс in-amp конфигурациялары жоғары жиілікті өнімділіктен гөрі DC дәлдік маңызды болатын төменгі дабыл деңгейі қолданбаларында үстемдік танытады. Мұндай конструкциялар әдетте төменгі кіріс дабыл тығыздығы мен жоғарырақ орналасу кернеуі сипаттамаларын көрсетеді және дәл DC және төменгі жиілікті AC өлшеулер үшін идеалды нұсқа болып табылады. Кернеу арқылы кері байланыс тәсілі калибрлеу мен салыстыру қолданбалары үшін қажетті жақсырақ күшейту дәлдігін және температуралық дрейфтің төменгі сипаттамаларын қамтамасыз етеді.
Ток және кернеу бойынша кері байланыс топологияларын таңдау нақты өлшеу талаптары мен сигнал сипаттамаларына әлдеқайда байланысты. Жоғары жиілікті сенсорлық сигналдарды қамтитын қолданбалар ток бойынша кері байланыс дизайнынан пайда көреді, ал дәлдік DC өлшеулері кернеу бойынша кері байланыс архитектурасын қажет етеді. Осы негізгі айырмашылықтарды түсіну инженерлерге оптималды жүйе өнімділігі үшін тиісті топологияны таңдауға мүмкіндік береді.
Дәл қолданбалар үшін маңызды сипаттамалар
Кіріс орнату кернеуі және дрейф сипаттамалары
Кіріс ығысу кернеуі дәл өлшеу жүйелері үшін ең маңызды сипаттамалардың бірі болып табылады және төмен сигнал деңгейлеріндегі өлшеу дәлдігіне тікелей әсер етеді. Жоғары нәтижелі операциялық күшейткіштерде ығысу кернеуі әдетте 100 мкВ-тан төмен болады, ал кейбір жоғары дәлдікті түрлері ығысу мәндерін 10 мкВ-қа дейін жеткізеді. Бұл сипаттама милливольт деңгейіндегі сенсор сигналдарын күшейткен кезде өте маңызды болып табылады, себебі ығысу қателері өлшеу анықтығына үлкен әсер етуі мүмкін.
Кіріс ығысу кернеуінің температуралық коэффициенті мкВ/°C өлшем бірлігінде беріледі және әртүрлі орта жағдайларында ұзақ мерзімді өлшеу тұрақтылығын анықтайды. Жоғары сапалы операциялық күшейткіштердің ығысу дрейфі 1 мкВ/°C-тан төмен болады, бұл жұмыс істеу температуралық диапазоны бойынша өлшеу дәлдігінің тұрақты болуын қамтамасыз етеді. Қатаң өнеркәсіптік орталардағы қолданбалар ұзақ уақыт бойы калибрлеу дәлдігін сақтау үшін ығысу дрейфінің сипаттамаларына ерекше назар аударуды талап етеді.
Уақыт бойынша ығысу кернеуінің дрейфі жиі бастапқы сатыларда елеме-ескерме болып қалады, бұл ұзақ мерзімді өлшеу тұрақтылығына үлкен әсер етуі мүмкін. Жоғары сапалы операциялық күшейткіш құрылғылар жұмыс істеуінің айлар мен жылдар бойы ығысу кернеуінің тұрақтылығын сақтайды, ал дрейф жылдамдығы әдетте 1000 сағатына μV-пен көрсетіледі. Бұл ұзақ мерзімді тұрақтылық периодты түрде қайта калибрлеу қиын немесе қымбат болуы мүмкін эталондық өлшеу жүйелері мен калибрлеу құралдары үшін маңызды рөл атқарады.
Ортақ режимді басу сапасы
Ортақ режимді басу коэффициенті (CMRR) екі кіріс сигналдарына ортақ сигналдарды басып, дифференциалды сигналдарды күшейту қабілетін бағалау үшін қолданылады. Жоғары сапалы өлшеу қолданбалары тұрақты токта 100 дБ-ден жоғары CMRR параметрлерін талап етеді, ал көптеген жоғары дәлдіктегі құрылғылар 120 дБ-ден жоғары мәнге жетеді. Бұл ерекше басу қабілеті жер контурлары мен электромагниттік бөгелулер өлшеу дәлдігіне қауіп төндіретін электрлік тосынсыз орталарда маңызды.
Жиілікке тәуелді CMRR сипаттамалары өлшеу жолағында дифференциалдық интерфейстің ортақ режимдегі кедергісін болдырмау қабілетін анықтайды. Тұрақты токтағы CMRR сипаттамалары әсер қалдыратындай көрінгенімен, көптеген қосымша қондырғылар жоғары жиіліктерде CMRR-дің едәуір төмендеуін байқайды. Ортақ режимдегі кедергінің жиілікпен қатынасын түсіну инженерлерге қорек желілері мен импульстік тізбектерден туындайтын айнымалы токтағы ортақ режимдегі кедергінің әсерінен жүйенің өнімділігін болжауға мүмкіндік береді.
Қорек көзінің басып жіберу коэффициенті (PSRR) қорек көзіндегі тербелістерге қарсы тұру деңгейін сандық түрде бағалау арқылы CMRR сипаттамаларын толықтырады. Жоғары дәлдіктегі қосымша қондырғылар 100 дБ-ден жоғары PSRR мәндеріне қол жеткізеді, ол қорек кернеуіндегі тербелістер салдарынан пайда болатын өлшеу қателіктерін минималдандырады. Бұл сипаттама батарея кернеуінің өзгеруі басқа жағдайда елеулі өлшеу қателіктерін туғызуы мүмкін болған кезде қозғалмалы өлшеу жүйелерінде ерекше маңызды болып табылады.
Дыбыс өнімділігі және сигнал/дыбыс оптимизациясы
Кіріс шу кернеуі мен ток сипаттамалары
Әдетте nV/√Hz бірлігінде көрсетілетін кіріс шу кернеуі тығыздығы өлшеу жүйесінің негізгі шу деңгейін анықтайды және жетуге болатын сигналдық ажыратымды тікелей әсер етеді. Төмен шулы үдеткіштердің 1 кГц жиілікте √Hz-не 10 nV-тан төмен, ал кейбір арнайы құрылғылар √Hz-не 5 nV-тан төмен шу тығыздығына жетеді. Бұл ультра төмен шу сипаттамалары термопара температурасын өлшеу мен кернеу датчиктері сияқты қолдануларда микровольт деңгейіндегі сигналдарды дәл өлшеуге мүмкіндік береді.
Кіріс шуының ток ерекшеліктері өлшеу жолында жоғары көз импеданстары болған кезде маңызды болады. Тіпті орташа шу ток деңгейі жоғары импеданстық көздер арқылы айтарлықтай кернеу шуын тудыруы мүмкін, бұл төмен деңгейлі кіріс сигналдарын басып тастауы мүмкін. Премиум-амперлік құрылғылар кіріс шуының ток тығыздығына 1 пА/√Гц-тен төмен болады, бұл оларды жоғары импеданстық датчиктер үшін, соның ішінде pH электродтары мен фотодиодтың ток өлшеуіне жарамды етеді.
Шуды орындау және жолақтылық талаптары арасындағы байланыс күшейтушілерді таңдау кезінде мұқият қарастыруды қажет етеді. Төмен шу тығыздығы әдетте жоғары өнімділікті білдірсе, өлшеу жолағының жалпы кіріктірілген шуы жүйедегі нақты шу деңгейін анықтайды. Инженерлер нақты өлшемдік қолданбалары үшін сигнал-шу қатынасының оңтайлы болуын қамтамасыз ету үшін шудың ерекшеліктерін жолақы ені талаптарына теңестіруі тиіс.
Дымқылдату шуы және төмен жиіліктегі жұмыс
Жиілігі 100 Гц-тен төмен болғанда көпшілік операциялық күшейткіштердің дабыл өнімділігін Flicker дабылы, сонымен қатар 1/f дабылы деп те аталады, басымдыққа ие болады. Бұл төмен жиілікті дабыл компоненті, әсіресе ұзақ өлшеу уақытын қажет ететін қолдануларда, тұрақты ток пен баяу өзгеріп отыратын сигналдарды өлшеуге үлкен әсер етуі мүмкін. Жоғары өнімділіктегі операциялық күшейткіш құрылғылары Flicker дабылының үлесін азайту үшін арнайы кіріс сатысының конструкциясын және мұқият орналасу әдістерін қолданады.
Flicker дабылының бұрыштық жиілігі 1/f дабылының ақ дабыл деңгейіне тең болатын жиілікті көрсетеді және сапалы операциялық күшейткіштердің конструкциясында әдетте 0,1 Гц-тен 10 Гц-ке дейінгі аралықта болады. Төменгі бұрыштық жиіліктер төмен жиілікті дабылдардың жақсырақ өнімділігін көрсетеді, сондықтан мұндай құрылғылар дәлме-дәл тұрақты ток өлшеулері мен баяу өзгеріп отыратын сигнал қолданулары үшін одан әрі қолайлы. Flicker дабылының сипаттамаларын түсіну инженерлерге белгілі бір жиілік диапазонындағы өлшеу дәлдігін болжауға көмектеседі.
Чоппер-стабилизацияланған in-amp схемалары кіріс сигналын 1/f дыбысы аймағының жоғарысында үздіксіз модуляциялау арқылы жиілік дыбысын толығымен жояды. Бұл арнайы усилительлер тұрақты ток пен төменгі жиіліктерде ерекше төмен дыбыс деңгейін қамтамасыз етеді, бірақ жоғары жиілікті жауап және орнықтыру уақыты тұрғысынан белгілі бір шектеулерге ие болады. Тұрақты ток бойынша максималды дәлдік пен ұзақ мерзімді тұрақтылықты талап ететін қолдануларда чоппер-стабилизацияланған конструкциялар өте пайдалы болып табылады.
Жолақ ені мен жиілік жауабына қатысты нюанстар
Күшейту-жиілік көбейтіндісі қатынастары
Ұтыс-жолақ ені көбейтіндісі берілген ұтыс деңгейінде жетуге болатын жолақ енін негізінен шектейді, бұл үлкен ұтыс пен кең жолақ енін талап ететін қолданулар үшін осы сипаттаманы өте маңызды етеді. Көпшілік операциялық күшейткіш құрылғылары ұтыстың өсуіне қарай жолақ енінің төмендеуімен сәйкес келетін дәстүрлі ұтыс-жолақ арақатынасын көрсетеді. Бұл шектеуді түсіну инженерлерге сигнал бүтіндігін сақтай отырып, қажетті жолақ ені өнімділігін қамтамасыз ету үшін тиісті ұтыс параметрлерін таңдауға көмектеседі.
Кіші сигнал жолақ ені сипаттамалары амплитудалық немесе фазалық искаженияларсыз жоғары жиілікті сигнал компоненттерін дәлме-дәл қайта өңдеу үшін күшейткіштің қабілеті туралы мәлімет береді. Жоғары өнімді операциялық күшейткіш конструкциялары бірлік ұтыста 1 МГц-тен жоғары жолақ еніне жетеді, ал жолақ ені ұтыс деңгейіне кері пропорционалды түрде өзгереді. Динамикалық деформация өлшеулері немесе тербеліс талдауын қамтитын қолданулар жеткілікті жиіліктік жауапты қамтамасыз ету үшін жолақ енін мұқият қарастыруды талап етеді.
Толық қуаттың жиілік диапазоны күшейткіштің жылдамдық шектеусіз толық масштабты шығыс беруі мүмкін болатын максималды жиілікті білдіреді. Бұл сипаттама үдеуөлшегіштерді реттеу немесе динамикалық қысымды өлшеу сияқты жоғары жиілікте үлкен сигналды тербелістер қажет ететін қолдануларда ерекше маңызды. Толық қуат диапазоны мен жылдамдық арасындағы байланыс күшейткіштің қатаң сигналдық жағдайлармен жұмыс істеу қабілетін анықтайды.
Фазалық жауап пен топтық кешігу сипаттамалары
Өлшеу диапазоны бойынша фазалық сызықтылық күрделі толқын пішіндері немесе бірнеше жиілік компоненттері бар қолданулардағы сигналдық дәлдікті әсер етеді. Амплитудалық жауап тегіс болса да, сызықты емес фазалық жауап сигналдың бұрмалануына әкелуі мүмкін, әсіресе импульсті өлшеу қолдануларында немесе уақыт аймағындағы талдауда бұл өте проблемалы. Жоғары сапалы операциялық күшейткіштер өздерінің белгіленген жиілік диапазоны бойынша сызықты фазалық жауапты сақтайды, осылайша сигналдың уақыттық қатынастарын сақтайды.
Топтық кешігу әлдекайсы жиілік компоненттері арасындағы фазалық ығысулардың болуын көрсетеді, бұл кең жолақты өлшеу қолданбаларында импульстің кеңеюіне немесе сигнал формасының бұрмалануына әкелуі мүмкін. Өлшеу жолағы бойынша тұрақты топтық кешігу өтпелі сигналдар мен күрделі сигнал формаларының дәлме-дәл қалпына келуін қамтамасыз етеді. Бұл сипаттама импульс реакциясы өлшеулері немесе соққылық талдау қолданбаларында ерекше маңызды болып табылады.
Сатылық реакция сипаттамалары күшейткіштің өтпелі процестері мен орнықтыру жұмысы туралы бағалы ақпарат береді. Ең аз шамадағы асып кетумен жылдам орнықтыру уақыттары фазалық реакция мен тұрақтылық шектерінің жоғары деңгейін көрсетеді, бұл тез сигналдарды алу немесе мультиплексияланған өлшеулер талап ететін қолданбалар үшін маңызды. Сондай-ақ сатылық реакция белгілі бір жүйе конфигурацияларында өлшеу дәлдігін нашарлатуы мүмкін тербелістерге бейімділікті ашып көрсетеді.
Қоректендіру Көзі мен Қоршаған Орта Жағдайлары
Қоректендіру Кернеуі Талаптары мен Қуат Тұтынуы
Қуаттың қажеттілігі жүйенің құрылымдық күрделілігі мен қуатты пайдалануына едәуір әсер етеді, әсіресе тасымалданатын немесе аккумулятормен жұмыс істейтін өлшеу қолданбаларында. +5 В немесе +3,3 В желілерінен жұмыс істейтін бір қорекпен қамтамасыз ету схемалары жүйенің қуатын таратуды жеңілдетеді және жалпы қуатты пайдалануды азайтады. Бұл төменгі кернеулі схемалар қуаттың пайдалылығы ең маңызды болып табылатын тасымалданатын құралдар мен сенсор интерфейс қолданбаларында пайдалы болып табылады.
Екі қорекпен қамтамасыз ету конфигурациялары, әдетте, оң және теріс кіріс сигналдарын қосымша деңгейді ығыстыру схемасыз қабылдай отырып, сигнал диапазоны мен жұмыс сипаттамаларын жақсартады. Дәл өлшеу жүйелерінде стандартты ±15 В қоректендіру кең тараған, бұл максималды динамикалық диапазон мен сигналды өңдеу мүмкіндігін қамтамасыз етеді. Қуатты пайдалану мен жұмыс сипаттамалары арасындағы теңдестіру нақты қолданбаның талаптарына негізделіп мұқият бағалануы қажет.
Тыныштықтағы токтың техникалық сипаттамалары портативті қолданбаларда батареяның жұмыс істеу мерзіміне және тығыз орналасқан пакеттеу жағдайларындағы жылулық факторларға тікелей әсер етеді. Төменгі қуатты операциялық күшейткіштер тыныштықтағы тогын 1 мА-ден төмендетіп, өте жақсы жұмыс сипаттамаларын сақтайды. Сымсыз сенсорлық қолданбалар үшін жасалған ультра төменгі қуатты нұсқалар 100 мкА-ден аспайтын токты тұтынады, бұл жұмыс параметрлерінің кейбір көрсеткіштерінен айырылуға қарамастан, батареяның ұзақ уақыт жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.
Температура диапазоны және қоршаған орта тұрақтылығы
Жұмыс температурасы диапазонының техникалық сипаттамалары күшейткіштің қатаң орта үшін қолайлылығын анықтайды, әдетте өнеркәсіптік деңгейдегі құрылғылар -40°C-тан +85°C-қа дейінгі жұмыс істеуге есептелген. Кеңейтілген температуралық диапазонды нұсқалар автомобиль және ғарыш саласында -55°C-тан +125°C-қа дейінгі жұмысты талап ететін қолданбаларға сай келеді. Температураға байланысты төмендеу қисықтарын түсіну инженерлерге температураның шекті мәндерінде жұмыс сипаттамаларының нашарлауын болжауға көмектеседі.
Жылдам температура өзгерістері бар қолдануларда ұзақ мерзімді сенімділікті ыстықтық соғылуға төзімділік және температураны циклды өзгерту қабілеті анықтайды. Әскери және әуе-космостық санаттағы күшейткіш құрылғылар өз жұмыс істеу мерзімі бойынша тұрақты жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін қатаң температуралық циклдық сынақтардан өтеді. Компоненттің істен шығуы ауыр салдарларға әкелуі мүмкін болатын маңызды өлшеу қолдануларында осы сенімділік сипаттамалары ерекше маңызды.
Ылғалға төзімділік және ылғалға сезімталдық деңгейлері жоғары ылғалдылық ортасында қораптама мен қорғаныс талаптарын анықтайды. Герметикалық жабылған қораптамалар ылғалдан үлкен қорғаныс қамтамасыз етеді, бірақ олардың құны мен өлшемдері үлкенірек болады. Ылғалға сезімталдық деңгейлерін түсіну инженерлерге ұзақ мерзімді сенімді жұмыс істеу үшін тиісті жұмыс істеу тәртібін және қорғаныс шараларын таңдауға көмектеседі.
Қолданбаға Сәйкес Таңдау Критерийлері
Көпірлік Сенсор Интерфейс Талаптары
Көпірлік сенсор қолданбалары ысырмалар, жүктеме элементтері және қысым сенсорларынан дәл өлшеулер алу үшін ерекше ортақ режимді басу мен кіріс импедансының сәйкестігі бар ин-амп схемаларын талап етеді. Осы қолданбаларда өлшеу дәлдігін анықтайтын фактор — кішкентай дифференциалдық сигналдарды сақтай отырып, ортақ режимдегі кернеуді басу қабілеті болып табылады. Каналдар арасындағы кіріс импедансының сәйкестігі көпірлік тізбектің тепе-теңдігін қамтамасыз етеді және импеданс сәйкессіздігінен туындайтын өлшеу қателіктерін болдырмауға мүмкіндік береді.
Көпірлік сенсордың ынталандыру кернеуінің сәйкестігі ин-амптың кіріс ортақ режимді диапазонының талаптарына әсер етеді: жоғарырақ ынталандыру кернеуі ортақ режимді кіріс мүмкіндігінің кеңейуін талап етеді. Көптеген көпірлік сенсор қолданбалары 5 В немесе 10 В ынталандыру кернеуін пайдаланады, осылайша осы деңгейлерге және сигналдың тербелістеріне сәйкес келетін жеткілікті ортақ режимді диапазонға ие ин-амп схемаларын талап етеді. Дұрыс ортақ режимді диапазонды таңдау кіріс сатысының қанығуын болдырмауға және сызықтық жұмыс істеуді сақтауға мүмкіндік береді.
Арнайы операциялық күшейткіштердің конструкцияларына интеграцияланған көпірді толықтыру және калибрлеу мүмкіндіктері жүйені енгізуді жеңілдетеді және өлшеу дәлдігін арттырады. Осындай интеграцияланған мүмкіндіктерге бағдарламаланатын күшейту параметрлері, нольдік деңгейді реттеу мүмкіндігі және ішкі көпірді толықтыратын резисторлар жатуы мүмкін. Мұндай интеграция сыртқы компоненттер санын азайтады және жүйенің жалпы дәлдігі мен калибрлеу ыңғайлылығын арттырады.
Термопара және RTD сигналын шарттау
Термопарадан және RTD-дан температураны өлшеу қолданбалары өте төмен нольдік кернеуі бар және ұзақ мерзімді тұрақтылығы ерекше болып келетін операциялық күшейткіштерді қажет етеді. Бұл сенсорлардың генерациялайтын сигнал деңгейлері, әдетте милливольт немесе одан да азырақ болып келеді және нольдік кернеуі 10 мкВ-тан төмен және ығысу сипаттамасы 0,1 мкВ/°C-тан төмен болатын күшейткіштерді талап етеді. Дәл қолданбалардағы температураны өлшеу дәлдігін белгіленген шектерде сақтау үшін осындай қатаң талаптар қажет.
Термопара қолданбаларындағы суық басқышты компенсациялау және сызықтықтау талаптары кіріс усилительлерін таңдауды интегралды шешімдерге, әсіресе ішкі компенсациялық мүмкіндіктері бар шешімдерге ығыстыруы мүмкін. Осындай арнайы усилительлер температураны өлшеу элементтері мен сызықтықтау алгоритмдерін қамтиды және тікелей температура шығысын береді, осылайша жүйені енгізу қарапайымдалады. Интеграция мен икемділік арасындағы теңдестіру белгілі бір қолданба талаптары мен дараландыру қажеттіліктері негізінде бағалануы тиіс.
Сенсорлар электр импульстеріне немесе статикалық разряд оқиғаларына ұшырауы мүмкін болған температураны өлшеу қолданбаларында кірісті қорғау және ЭҚОға төзімділік маңызды рөл атқарады. Надежды кіріс қорғау тізбектері өте жоғары кернеу жағдайларынан пайда болатын зақымдануды болдырмаумен қатар өлшеу дәлдігін сақтайды. Қорғау тізбектерінің шектеулерін түсіну қажет болған жағдайда құрамында қосымша қорғау шараларын қолдануға мүмкіндік береді.
ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР
Дәл өлшеулер үшін ин-амп пен стандартты операциялық күшейткіш арасындағы айырмашылық неде
Ин-амп стандартты операциялық күшейткіштерге қарағанда жақсы ортақ режимді басу, жоғарырақ кіріс импедансы және кіріс каналдары арасында жақсырақ сәйкестік қамтамасыз етеді. Операциялық күшейткіштер түп негізде CMRR мәндерін шамамен 80-90 дБ жеткізсе, жоғары сапалы ин-амп құрылғылары 120 дБ-ден жоғары болады, бұл оларды дыбыстылы ортада дифференциалды өлшеулерді дәл жүргізу үшін маңызды етеді. Жоғары сапалы ин-амп конструкцияларының үш күшейткішті архитектурасы сонымен қатар дәл өлшеу қолданбалары үшін маңызды болып табылатын ығысу кернеуінің жақсырақ сәйкестігі мен температура тұрақтылығын қамтамасыз етеді.
Өлшеу қолданбам үшін қажетті жолақтықты қалай анықтаймын
Жиілік жолағының талаптары сіз дәл өлшеуіңіз керек болатын ең жылдам сигнал компоненттеріне байланысты. Температура немесе қысым сияқты статикалық немесе баяу өзгеретін сигналдар үшін 1-10 Гц жиілік жолағы жеткілікті болуы мүмкін. Тербелеу немесе соққы сияқты динамикалық өлшеулер бірнеше килогерцке немесе одан жоғары жиілік жолағын талап етеді. Жалпы ереже ретінде амплитуда мен фазаның дәлдігін сақтау үшін пайдалы жиіліктің ең жоғарғы компонентінен кемінде 10 есе жоғары жиілік жолағын таңдау қажет. Жиілік жолағының қажеттілігін анықтаған кезде сенсордың сипаттамалары мен сигналды өңдеу талаптарын ескеріңіз.
Жоғары нәтижелі инструменттік күшейткіш құрылғылардан қандай күшейту дәлдігін күту керек
Жоғары сапалы in-amp құрылғылары, көбінесе күшейту коэффициентінің орнатылуы мен температура ауқымына байланысты 0,01% -дан 0,1% дейінгі дәлдікке ие болады. Төменгі күшейтулер, әдетте, жақсырақ дәлдік береді, ал кейбір дәл құрылғылар 1-10 аралығындағы күшейтулерде 0,005% дәлдікке ие болады. Күшейтудің жоғары мәндерінде және температураның шекті мәндерінде күшейту дәлдігі сәл төмендейді. Ерекше дәлдікті талап ететін қолданулар үшін уақыт өте күшейтудің лазерлік реттелген резисторлары бар немесе сандық күшейту бағдарламалау мүмкіндігі бар құрылғыларды қарастырыңыз, себебі олар уақыт өте күшейтудің жоғары дәлдігі мен тұрақтылығын қамтамасыз етеді.
Дәл өлшеу қолдануларында кіріс ығысу тогының маңызы қандай
Кіріс токындағы ығысу өлшеу тізбегінде жоғары көздер импедансы болған кезде маңызды мәселе болып табылады. Пикоампер деңгейіндегі ток ығысуы да мегаомдық көз кедергілері арқылы елеулі кернеу қателіктерін туғызуы мүмкін және төмен деңгейдегі кіріс сигналдарын басып жіберуі мүмкін. Жоғары дәлдіктегі қуаттандырғыш құрылғылар 1 нА-ден төменгі кіріс тогындағы ығысуды қамтамасыз етеді, ал кейбір арнайы құрылғылар фемтоампер деңгейіне жетеді. pH электродтары немесе кейбір қысым трансформаторлары сияқты жоғары импедансты сенсорлар үшін өте төменгі ығысу тогының сипаттамалары дәл өлшеулер үшін маңызды.