Izvēlieties pareizo augstas veiktspējas instrumentu stiprinātāju precīziem mērījumu sistēmām

Precīzi mērījumu sistēmas veido mūsdienu rūpnieciskās lietojumprogrammas, sākot no aviācijas instrumentiem līdz medicīnisko ierīču kalibrēšanai. Šo sistēmu centrā atrodas kritiskais komponents, kas nosaka mērījumu precizitāti un signāla integritāti: instrumentu stiprinātājs, ko bieži sauc par in-amp. Šie specializētie stiprinātāji darbojas kā vārti starp zemas līmeņa sensoru signāliem un digitālajām apstrādes sistēmām, tādēļ to izvēle un ieviešana ir ļoti svarīga, lai sasniegtu optimālu sistēmas veiktspēju.

Mūsdienu mērījumu vides sarežģītība prasa sofistikētus pastiprināšanas risinājumus, kas spēj apstrādāt niecīgas signāla svārstības, vienlaikus noraidot kopējā režīma traucējumus. Inženieriem ir jāorientējas daudzās specifikācijās, arhitektūras apsvērumos un veiktspējas parametros, lai identificētu vispiemērotāko pastiprinātāju konkrētajām pIEKTAIS vajadzībām. Šo pamata aspektu izpratne ļauj dizaineriem pieņemt informētus lēmumus, kas tieši ietekmē mērījumu precizitāti un sistēmas uzticamību.

Augstas veiktspējas pastiprinātāja izvēle sniedzas tālāk par pamata pastiprinājuma prasībām, ietverot faktorus, piemēram, ieejas nobīdes strāvu, nobīdes sprieguma drīzumu un joslas platumu. Katrs parametrs svarīgi ietekmē vispārējo mērīšanas sistēmas precizitāti un ilgtermiņa stabilitāti. Šis visaptverošais analīzes pārskats aplūko kritiskos apsvērumus, kas vadīs inženierus uz optimālu pastiprinātāju izvēli prasīgām precīziem mērījumiem.

Iekšējā stiprinātāja arhitektūras un darbības principu izpratne

Trīs stiprinātāju konfigurācijas priekšrocības

Klasiskā trīs stiprinātāju iekšējā stiprinātāja arhitektūra ir zelta standarts precizitātes mērījumu lietojumprogrammām, nodrošinot labākas veiktspējas īpašības salīdzinājumā ar viena stiprinātāja risinājumiem. Šī konfigurācija izmanto divus ieejas buferstiprinātājus, kam seko diferenciālais stiprinātāja posms, izveidojot shēmu, kas maksimizē ieejas pretestību, vienlaikus minimizējot slodzes efektus uz sensoru ķēdēm. Augstā ieejas pretestība, parasti vairāk nekā 1 GΩ, nodrošina minimālu signāla izkropļojumu no avota slodzes.

Trīs stiprinātāju konfigurācijas katrs ieejas bufera stiprinātājs darbojas ar vienības pastipinājumu, saglabājot signāla integritāti, vienlaikus nodrošinot lieliskas kopējā režīma noraidīšanas spējas. Diferenciālais stiprinātāja posms veic faktisko signāla pastiprināšanu un kopējā režīma noraidīšanu, kura pastipinājums parasti ir iestatīts ar vienu ārēju pretesti. Šī arhitektūra nodrošina izcilu lineāritāti visā ieejas diapazonā, padarot to ideālu lietojumiem, kuros nepieciešama augsta mērījumu precizitāte.

Trīs stiprinātāju konfigurāciju simetriskā konstrukcija pēc būtības nodrošina pārākas novirzes īpašības un temperatūras stabilitāti salīdzinājumā ar citām arhitektūrām. Ieejas nobīdes sprieguma un nobīdes strāvas sakritība starp kanāliem paliek nemainīga temperatūras svārstībās, nodrošinot mērījumu atkārtojamību grūtos ekspluatācijas apstākļos. Šīs īpašības padara trīs stiprinātāju shēmas īpaši piemērotas tilta sensoru lietojumiem un diferenciālo signālu apstrādei.

Strāvas atgriezeniskās saites pret sprieguma atgriezeniskās saites topoloģijām

Strāvas atgriezeniskās saites pastiprinātāju konstrukcijas piedāvā noteiktas priekšrocības augstfrekvences lietojumos, kur sloksnes platums pārsniedz tradicionālu sprieguma atgriezeniskās saites arhitektūru iespējas. Šie pastiprinātāji uztur konsekventu sloksnes platumu neatkarīgi no pastiprinājuma iestatījuma, nodrošinot labāku svēršanas ātrumu un samazinātu iestāšanās laiku. Strāvas atgriezeniskās saites topoloģija ļauj ātrāk iegūt signālu dinamiskos mērījumu scenārijos, kuros straujos signāla izmaiņas ir precīzi jāfiksē.

Sprieguma atgriezeniskās saites stiprinātāju konfigurācijas izceļas zema trokšņa lietojumos, kuros DC precizitāte ir svarīgāka nekā augstfrekvences veiktspēja. Šiem risinājumiem parasti raksturīga zemāka ieejas trokšņa blīvums un labākas nobīdes sprieguma specifikācijas, kas tos padara par ideālu izvēli precīziem DC un zemfrekvences maiņstrāvas mērījumiem. Sprieguma atgriezeniskās saites pieeja nodrošina labāku pastiprinājuma precizitāti un zemākas temperatūras novirzes īpašības, kas ir būtiskas kalibrēšanas un references lietojumos.

Strāvas un sprieguma atgriezeniskās saites topoloģiju izvēle lielā mērā ir atkarīga no konkrētajām mērīšanas prasībām un signāla raksturlielumiem. Lietojumprogrammas, kurās tiek izmantoti augstfrekvences sensoru signāli, gūst labumu no strāvas atgriezeniskās saites dizainiem, savukārt precīzi DC mērījumi ir vairāk piemēroti sprieguma atgriezeniskās saites arhitektūrām. Šo pamata atšķirību izpratne ļauj inženieriem izvēlēties atbilstošo topoloģiju optimālai sistēmas veiktspējai.

Svarīgas specifikācijas precīziem lietojumiem

Ieejas nobīdes spriegums un tā stabilitātes raksturlielumi

Ieejas nobīdes spriegums ir viena no svarīgākajām specifikācijām precizitātes mērījumu sistēmās, tieši ietekmējot mērījumu precizitāti zemā līmeņa signālos. Augstas veiktspējas pastiprinātāju ierīces parasti norāda sākotnējo nobīdes spriegumu zem 100 μV, dažas precīzās versijas sasniedzot nobīdes vērtības pat zem 10 μV. Šī specifikācija kļūst arvien svarīgāka, pastiprinot milivoltu līmeņa sensora signālus, kur nobīdes kļūdas var būtiski ietekmēt mērījumu izšķirtspēju.

Ieejas nobīdes sprieguma temperatūras koeficients, kas mērīts μV/°C, nosaka ilgtermiņa mērījumu stabilitāti mainos vidējos apstākļos. Premium klases pastiprinātāju konstrukcijas sasniedz nobīdes nestabilitātes specifikācijas zem 1 μV/°C, nodrošinot mērījumu precizitātes nemainīgumu visā darba temperatūras diapazonā. Aplikācijām smagos rūpnieciskos vides apstākļos nepieciešama rūpīga uzmanība nobīdes nestabilitātes specifikācijām, lai saglabātu kalibrēšanas precizitāti garākā kalpošanas laikā.

Laikā bāzēta nobīdes sprieguma svārstība, ko bieži ignorē sākotnējā projektēšanas fāzē, var ievērojami ietekmēt ilgtermiņa mērījumu stabilitāti. Augstas kvalitātes stiprinātāju ierīces demonstrē nobīdes sprieguma stabilitāti mēnešiem un gadiem ilgstošas darbības laikā, ar svārstību ātrumu, kas parasti norādīts μV uz 1000 stundām. Šī ilgtermiņa stabilitāte kļūst par būtisku faktoru atskaites mērījumu sistēmās un kalibrēšanas aprīkojumā, kur periodiska pārkalibrēšana var būt nepraktiska vai dārga.

Vidējā režīma noraidīšanas veiktspēja

Vidējā režīma noraidīšanas attiecība (CMRR) raksturo stiprinātāja spēju noraidīt signālus, kas ir kopīgi abiem ieejas kontaktiem, vienlaikus pastiprinot diferenciālos signālus. Augstas klases mērījumu pielietojumiem nepieciešama CMRR vērtība, kas pārsniedz 100 dB pie DC, daudzas augstas veiktspējas ierīces sasniedz attiecības virs 120 dB. Šī izcilā noraidīšanas spēja ir būtiska elektriski trokšņainos vidē, kur zemes cilpas un elektromagnētiskā traucējumi apdraud mērījumu precizitāti.

Atkarīgs no frekvences, CMRR raksturojums nosaka stiprinātāja spēju noraidīt kopējā režīma traucējumus mērījumu joslas platuma ietvaros. Kaut arī DC CMRR specifikācijas var izskatīties i impresīvas, daudzas stiprinātāju ierīces rāda būtisku CMRR pasliktināšanos augstākās frekvencēs. CMRR atkarības no frekvences izpratne palīdz inženieriem paredzēt sistēmas veiktspēju AC kopējā režīma traucējumu klātbūtnē no elektrotīkla un pārslēgšanas shēmām.

Barošanas avota svārstību noraidīšanas attiecība (PSRR) papildina CMRR specifikācijas, kvantitatīvi novērtējot stiprinātāja nejutīgumu pret barošanas avota svārstībām. Augstas veiktspējas stiprinātāju konstrukcijas sasniedz PSRR vērtības, kas pārsniedz 100 dB, minimizējot mērījumu kļūdas, ko izraisa barošanas sprieguma svārstības. Šī specifikācija kļūst īpaši svarīga portatīvajās mērīšanas sistēmās, kur akumulatora sprieguma svārstības citādi varētu ieviest būtiskas mērījumu kļūdas.

Troksnes veiktspēja un signāla-troksnes optimizācija

Ieejas trokšņa sprieguma un strāvas raksturojumi

Ieejas trokšņa sprieguma blīvums, kas parasti tiek norādīts nV/√Hz, nosaka mērīšanas sistēmas pamattrokšņu līmeni un tieši ietekmē sasniedzamo signāla izšķirtspēju. Zema trokšņa stiprinātāju konstrukcijas sasniedz ieejas trokšņa blīvumu zem 10 nV/√Hz pie 1 kHz, bet dažas specializētas ierīces sasniedz pat sub-5 nV/√Hz veiktspēju. Šādas ultrazemas trokšņa īpašības ļauj precīzi mērīt mikrovoltu līmeņa signālus lietojumos, piemēram, termopāru temperatūras mērīšanā un deformācijas sensoru mērījumos.

Ieejas trokšņa strāvas specifikācijas kļūst kritiskas, ja mērījumu ceļā ir augsta avota pretestība. Pat vidēji augsts trokšņa strāvas līmenis var radīt ievērojamu sprieguma troksni uz augstas pretestības avotiem, potenciāli pārspējot zemus ieejas signālus. Augstas klases pastiprinātāju ierīces sasniedz ieejas trokšņa strāvas blīvumu zem 1 pA/√Hz, kas padara tās piemērotas augstas pretestības sensoru lietojumprogrammām, tostarp pH elektrodiem un fotodižu strāvas mērījumiem.

Trokšņa veiktspējas un joslas platuma prasību attiecība pastiprinātāja izvēlē prasa rūpīgu novērtējumu. Lai gan zemāks trokšņa blīvums parasti norāda uz labāku veiktspēju, faktiskos sistēmas trokšņa līmeņus nosaka kopējais integrētais troksnis mērījumu joslas platumā. Inženieriem ir jāievēro līdzsvars starp trokšņa specifikācijām un joslas platuma prasībām, lai sasniegtu optimālu signāla-trokšņa attiecību konkrētām mērījumu lietojumprogrammām.

Mirgojošais troksnis un zemas frekvences veiktspēja

Mirgošanas troksnis, kas pazīstams arī kā 1/f troksnis, dominē vairumā stiprinātāju dizainu trokšņa veiktspējā biežumos zemāk par 100 Hz. Šis zemfrekvences troksnis var būtiski ietekmēt DC un lēni mainīgu signālu mērījumus, īpaši lietojumos, kuros nepieciešamas ilgstošas mērīšanas laika spraugas. Augstas veiktspējas stiprinātāju ierīces izmanto specializētas ieejas posmu konstrukcijas un rūpīgas izvietošanas tehnoloģijas, lai minimizētu mirgošanas trokšņa ieguldījumu.

Mirgošanas trokšņa stūra biežums norāda biežumu, pie kura 1/f troksnis ir vienāds ar baltā trokšņa līmeni, kvalitatīvos stiprinātāju dizainos tas parasti svārstās no 0,1 Hz līdz 10 Hz. Zemāki stūra biežumi liecina par labāku zemfrekvences trokšņa veiktspēju, tādējādi padarot šīs ierīces piemērotākas precīziem DC mērījumiem un lēni mainīgiem signāliem. Mirgošanas trokšņa raksturojuma izpratne palīdz inženieriem paredzēt mērījumu precizitāti noteiktos biežumu diapazonos.

Šoperu stabilizētas iekšējās pastiprinātāju arhitektūras praktiski eliminājas mirdzes trokšņu, nepārtraukti modulējot ievades signālu virs 1/f trokšņa reģiona. Šie specializētie pastiprinātāji nodrošina ārkārtīgi zemu trokšņa līmeni vienreizējā strāvas frekvencē un zema frekvenču frekvencē, kaut arī ar kādu kompromisu augstas frekvences reakcijā un nostiprināšanas laikā. Šķēpju stabilizētas konstrukcijas ir ļoti noderīgas lietojumprogrammā, kas prasa maksimālu DC precizitāti un ilgtermiņa stabilitāti.

Saraksta platuma un frekvences reakcijas apsvērumi

Produktu attiecības starp ieguvumu un joslas platumu

Ieguvuma un joslas platuma reizinājums principiāli ierobežo sasniedzamo joslas platumu pie jebkura konkrēta ieguvuma, tādējādi šis parametrs ir ļoti svarīgs lietojumprogrammās, kurās nepieciešams gan augsts ieguvums, gan plašs joslas platums. Lielākā daļa instrumentu stiprinātāju parāda samazināšanos joslas platumā, palielinoties ieguvumam, sekot radīto tradicionālo kompromisu attiecību starp ieguvumu un joslas platumu. Šī ierobežojuma izpratne palīdz inženieriem izvēlēties piemērotus ieguvuma iestatījumus, lai nodrošinātu vajadzīgo joslas platuma veiktspēju, vienlaikus saglabājot signāla integritāti.

Nelielu signālu joslas platuma specifikācijas dod ieskatu stiprinātāja spējā precīzi atveidot augstfrekvences signāla komponentes bez amplitūdas vai fāzes izkropļojumiem. Augstas veiktspējas instrumentu stiprinātāju konstrukcijas sasniedz joslas platumu, kas pārsniedz 1 MHz vienības ieguvumam, turklāt joslas platums mainās apgrieztā attiecībā pret ieguvuma iestatījumu. Lietojumprogrammām, kas saistītas ar dinamiskiem deformāciju mērījumiem vai vibrāciju analīzi, nepieciešama rūpīga joslas platuma novērtēšana, lai nodrošinātu pietiekamu frekvences atbildi.

Pilnas jaudas josla attēlo maksimālo frekvenci, pie kuras pastiprinātājs var radīt pilna mēroga izeju bez slīdes ātruma ierobežojuma. Šis parametrs ir īpaši svarīgs lietojumos, kuros nepieciešamas lielas signāla svārstības augstās frekvencēs, piemēram, akselerometru apstrādē vai dinamiskos spiediena mērījumos. Pilnas jaudas joslas un slīdes ātruma attiecība nosaka pastiprinātāja spēju apstrādāt prasīgus signālus.

Fāzes atbilde un grupas kavēšanās raksturojums

Fāzes linearity mērījumu joslā ietekmē signāla uzticamību lietojumos, kas ietver sarežģītas viļņu formas vai vairākus frekvenču komponentus. Nelineāra fāzes atbilde var izraisīt signāla izkropļojumus pat tad, ja amplitūdas atbilde paliek līdzena, kas ir īpaši problēma impulsu mērījumu lietojumos vai laika domēna analīzē. Augstas kvalitātes pastiprinātāju konstrukcijas uztur lineāru fāzes atbildi visā norādītajā joslas platumā, saglabājot signālu laika attiecības.

Grupas novietojuma svārstības norāda uz frekvenču komponentu fāžu nobīdi, kas var izraisīt impulsa paplašināšanos vai signāla formas izkropļojumu platjoslas mērījumu lietojumos. Stabils grupas novietojums visā mērījumu joslas diapazonā nodrošina precīzu pārejas signālu un sarežģītu signālu atveidošanu. Šī īpašība ir īpaši svarīga lietojumos, kuros tiek veikti impulsu atbildes mērījumi vai triecienu analīze.

Pārejas reakcijas raksturlielumi sniedz vērtīgu informāciju par pastiprinātāja pārejas procesa uzvedību un iestāšanās veiktspēju. Īsa iestāšanās laika ilguma kombinācija ar minimālu pārsvārstību liecina par augstu fāzes atbildi un stabilitātes rezervi, kas ir būtiska lietojumos, kuros nepieciešama ātra signāla ieguve vai multiplexēti mērījumi. Pārejas reakcija atklāj arī potenciālas svārstību tendences, kas noteiktās sistēmas konfigurācijās var apgrūtināt mērījumu precizitāti.

Barošanas avota un vides apsvērumi

Barošanas sprieguma prasības un enerģijas patēriņš

Barošanas avota prasības ievērojami ietekmē sistēmas dizaina sarežģītību un enerģijas patēriņu, īpaši portatīvās vai akumulatora barotās mērīšanas lietojumprogrammās. Vienpolārā barošanas stiprinātāju konstrukcijas, kas darbojas no +5 V vai +3,3 V līnijām, vienkāršo sistēmas barošanas sadali, vienlaikus samazinot kopējo enerģijas patēriņu. Šādas zemsprieguma konstrukcijas ir izdevīgas portatīvajā instrumentācijā un sensoru interfeisu lietojumos, kuros enerģijas efektivitāte ir visaugstākā prioritāte.

Divpolārās barošanas konfigurācijas parasti nodrošina labāku signāla diapazonu un veiktspējas raksturlielumus, pieļaujot gan pozitīvus, gan negatīvus ieejas signālus bez papildu līmeņa pārvietošanas shēmām. Standarta ±15 V barošanas avoti joprojām plaši tiek izmantoti precīzās mērīšanas sistēmās, nodrošinot maksimālo dinamisko diapazonu un signālu apstrādes spējas. Jāveic rūpīga kompromisa novērtēšana starp enerģijas patēriņu un veiktspējas raksturlielumiem, pamatojoties uz konkrētajām lietojumprogrammas prasībām.

Miera stāvokļa strāvas specifikācijas tieši ietekmē baterijas darbības laiku portatīvajos pielietojumos un siltuma apsvērumus blīvu iepakošanu scenārijos. Zema enerģijas patēriņa pastiprinātāju konstrukcijas sasniedz miera stāvokļa strāvu zem 1 mA, saglabājot lieliskas veiktspējas īpašības. Ultrazema enerģijas patēriņa varianti, kas izstrādāti bezvadu sensoru pielietojumiem, patērē mazāk nekā 100 μA, ļaujot pagarināt baterijas darbību uz dažu veiktspējas parametru rēķina.

Temperatūras diapazons un vides stabilitāte

Darba temperatūras diapazona specifikācijas nosaka pastiprinātāja piemērotību ekspluatācijai grūtos vides apstākļos, ar rūpnieciskās klases ierīcēm parasti paredzētām darbībām no -40°C līdz +85°C. Pagarinātā temperatūras diapazona varianti nodrošina automašīnu un aviācijas pielietojumu apkalpošanu, kuros nepieciešama darbība no -55°C līdz +125°C. Temperatūras samazināšanas līkņu izpratne palīdz inženieriem paredzēt veiktspējas pasliktināšanos ekstrēmos temperatūras apstākļos.

Termisko šoku izturība un temperatūras cikliskuma spēja ietekmē ilgtermiņa uzticamību lietojumos, kuros notiek straujas temperatūras izmaiņas. Kara un aviācijas klases pastiprinātāju ierīces tiek pakļautas plašiem temperatūras cikliskuma testiem, lai nodrošinātu stabilu darbību visā noteiktajā kalpošanas laikā. Šie uzticamības raksturojumi ir ļoti svarīgi kritiskās mērīšanas lietojumos, kur komponentu atteice var būt nopietnas sekas.

Mitruma izturība un mitruma jutīguma līmeņi nosaka iepakojuma un aizsardzības prasības augsta mitruma vides apstākļos. Hermētiski noslēgti iepakojumi nodrošina labāku aizsardzību pret mitrumu, taču ar palielinātām izmaksām un izmēru. Mitruma jutīguma līmeņu izpratne palīdz inženieriem izvēlēties atbilstošas apstrādes procedūras un aizsardzības pasākumus, lai nodrošinātu uzticamu ilgtermiņa darbību.

Jomas-Atkarīgas Atlases Kritēriji

Tilta sensora interfeisa prasības

Tilta sensoru pielietojumos nepieciešamas pastiprinātāju shēmas ar izcilu kopīgā režīma noraidīšanu un ieejas pretestību atbilstību, lai precīzi mērītu deformācijas mērķus, slodzes elementus un spiediena sensorus. Pastiprinātāja spēja noraidīt kopīgā režīma spriegumus, vienlaikus saglabājot nelielus diferenciālos signālus, nosaka mērījumu precizitāti šādos pielietojumos. Ieejas pretestību atbilstība starp kanāliem nodrošina līdzsvarotu tilta ķēdes slodzi, novēršot mērījumu kļūdas, ko izraisa pretestību neatbilstība.

Tilta eksitācijas sprieguma savietojamība ietekmē pastiprinātāja ieejas kopīgā režīma diapazona prasības, pie augstākiem eksitācijas spriegumiem nepieciešama lielāka kopīgā režīma ieejas jauda. Daudzi tilta sensoru pielietojumi izmanto 5 V vai 10 V eksitācijas spriegumus, tādēļ nepieciešamas pastiprinātāju shēmas ar pietiekamu kopīgā režīma diapazonu, lai tos varētu uzņemt kopā ar signālu svārstībām. Pareiza kopīgā režīma diapazona izvēle novērš ieejas posma piesātināšanos un uztur lineāru darbību.

Tiltu pabeigšanas un kalibrēšanas funkcijas, integrētas specializētās instrumentu stiprinātāju shēmās, vienkāršo sistēmas ieviešanu un uzlabo mērījumu precizitāti. Šajās integrētajās funkcijās var ietilpt programmējamas pastiprinājuma iestatījumi, nobīdes korekcijas iespējas un iebūvēti tiltu pabeigšanas rezistori. Tāda integrācija samazina ārējo komponentu skaitu, vienlaikus uzlabojot kopējo sistēmas precizitāti un kalibrēšanas ērtību.

Termopāru un RTD signālu apstrāde

Temperatūras mērīšanas lietojumprogrammas, kas izmanto termopāras un RTD, prasa instrumentu stiprinātāju shēmas ar ļoti zemu nobīdes spriegumu un izcilu ilgtermiņa stabilitāti. Šo sensoru ģenerētie mazi signāli, parasti mērāmi milivoltos vai mazāk, prasa stiprinātājus ar nobīdes spriegumu zem 10 μV un nestabilitāti zem 0,1 μV/°C. Šie stingrie nosacījumi nodrošina temperatūras mērījumu precizitāti pieļaujamās robežās precīzām lietojumprogrammām.

Termopāru lietojumos aukstās savienojuma kompensācijas un linearpadarīšanas prasības var ietekmēt stiprinātāja izvēli, dodot priekšroku integrētajiem risinājumiem ar iebūvētām kompensācijas funkcijām. Šie specializētie stiprinātāji ietver temperatūras detektēšanas elementus un linearpadarīšanas algoritmus, lai nodrošinātu tiešu temperatūras izeju, vienkāršojot sistēmas realizāciju. Jānovērtē kompromiss starp integrāciju un elastīgumu, pamatojoties uz konkrētajām lietojuma prasībām un pielāgošanas vajadzībām.

Ieejas aizsardzība un ESD imunitāte kļūst par būtiskiem faktoriem temperatūras mērījumu lietojumos, kur sensori var tikt pakļauti elektriskiem pārejošajiem procesiem vai statiskās elektrības izlādēm. Robustas ieejas aizsardzības shēmas novērš bojājumus, kas rodas pārsprieguma apstākļos, vienlaikus saglabājot mērījumu precizitāti. Aizsardzības shēmu ierobežojumu izpratne palīdz inženieriem nepieciešamības gadījumā realizēt atbilstošus ārējos aizsardzības pasākumus.

BUJ

Kāda ir atšķirība starp instrumentu stiprinātāju un standarta operāciju stiprinātāju precīziem mērījumiem

Instrumentu stiprinātājs nodrošina pārāku kopējā režīma noraidīšanu, augstāku ieejas pretestību un labāku ieejas kanālu savstarpējo atbilstību salīdzinājumā ar standarta operāciju stiprinātājiem. Tā kā operāciju stiprinātāji parasti sasniedz CMRR vērtības apmēram 80–90 dB, augstas veiktspējas instrumentu stiprinātāju ierīces pārsniedz 120 dB, kas padara tos par būtiskiem precīziem diferenciāliem mērījumiem trokšņainās vidēs. Premium klases instrumentu stiprinātāju trīs stiprinātāju arhitektūra nodrošina arī labāku nulles sprieguma atbilstību un temperatūras stabilitāti, kas ir būtisks precīziem mērījumiem.

Kā noteikt nepieciešamo joslas platumu manai mērīšanas lietojumprogrammai

Joslas platums ir atkarīgs no ātrākajiem signāla komponentiem, kurus nepieciešams precīzi mērīt. Stacionāriem vai lēni mainīgiem signāliem, piemēram, temperatūrai vai spiedienam, pietiek ar joslas platumu 1–10 Hz. Dinamiskiem mērījumiem, piemēram, vibrācijai vai triecieniem, nepieciešams joslas platums, kas sasniedz vairākus kilohercus vai vēl augstāku. Vispārējais noteikums ir izvēlēties joslas platumu vismaz desmit reizes lielāku par augstāko interesējošo frekvences komponentu, lai saglabātu amplitūdas un fāzes precizitāti. Nosakot joslas platuma prasības, jāņem vērā gan sensora raksturlielumi, gan signālapstrādes prasības.

Kādu pastiprinājuma precizitāti varu sagaidīt no augstas veiktspējas pastiprinātāju ierīcēm

Augstas kvalitātes pastiprinātāji parasti sasniedz stiprinājuma precizitāti no 0,01% līdz 0,1% atkarībā no stiprinājuma iestatījuma un temperatūras diapazona. Zemāki stiprinājumi parasti nodrošina labāku precizitāti, daži precīzie ierīces sasniedz 0,005% precizitāti ar stiprinājumu no 1 līdz 10. Stiprinājuma precizitāte nedaudz pasliktinās augstākos stiprinājuma iestatījumos un ekstrēmās temperatūrās. Lietojumprogrammām, kurās nepieciešama īpaša precizitāte, jāapsver ierīces ar lāzeris regulētiem stiprinājuma rezistoriem vai digitālām stiprinājuma programmiņu iespējām, kas nodrošina pārāku precizitāti un stabilitāti laika gaitā.

Cik svarīgs ir ieejas nobīdes strāvas precizitātes mērījumu lietojumos

Ieejas nobīdes strāva kļūst par kritisku, kad mērīšanas shēmā ir augstas avota pretestības. Pat pikoamperu līmeņa nobīdes strāvas var radīt ievērojamas sprieguma kļūdas caur megaomu avota pretestībām, potenciāli pārspējot zemas līmeņa ieejas signālus. Augstas veiktspējas pastiprinātāju konstrukcijas sasniedz ieejas nobīdes strāvas zem 1 nA, ar dažām specializētām ierīcēm sasniedzot femtoamperu līmeni. Augstas pretestības sensoriem, piemēram, pH elektrodiem vai noteiktiem spiediena transduseriem, ļoti zemi nobīdes strāvas specifikācijas ir būtiskas precīziem mērījumiem.