Инструментальный усилитель для исследования магнитных датчиков

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра радиоэлектроники и защиты информации

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНЫХ ДАТЧИКОВ

Направление 210400.68 «Радиотехника»

Магистерская программа

«Системы и устройства передачи, приема и обработки сигналов»

Диссертация на соискание

степени «МАГИСТР»

Научный руководитель:

к.т.н., доцент каф. РЗИ


Томск –– 2015

Оглавление

Введение

Актуальность работы

Цели диссертационной работы

Используемые методы и технологии

Научная новизна

Практическая значимость

Реализация работы

Публикация

Структура и объем диссертации

Глава 1.Обзор литературы

1.1 Основные сведения об инструментальных усилителях

1.2 Основные характеристики усилителя

1.2.1 Операционных усилителей

1.2.2 Применение микросхем операционных усилителей

1.2.3 Входное сопротивление схемы неинвертирующего усилителя

1.2.4 О роли отрицательной обратной связи в стабилизации коэффициента усиления схемы усилителя.

1.2.5 Дифференциальная схема включения операционного усилителя.

1.2.6 Амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики операционных усилителей.

1.2.7 Фазо-частотная характеристика

1.2.8 Изменение ЛАЧХ усилителя при включении отрицательной обратной связи.

1.3 Измерения основных параметров ИУ.

1.3.1 Анализ ослабления синфазного сигнала в инструментальных усилителях.

1.4 Проектирование принципиальной схемы измерительных усилителей.

Глава 2. Аналитический обзор существующих измерительных усилителей

2.1 Сравнение параметров ИУ

2.2 Выбор на основе анализа варианта ИУ

2.2.1 Описание

2.2.2 Конструкция и принцип работы ИУ

2.2.3 Основные характеристики ИУ

Глава 3. Разработка измерительного усилителя

3.1 Выбор и обоснование схемы и элементной базы

3.1.1 Требования к конструкции ИУ

3.1.2 Разработка входной части измерительных усилителей

3.1.3 Выбор и расчет активного фильтра 2-го порядок

3.2 Описания схемы электрической принципиальной

3.3 Расчеты основных характеристики

3.4 Разработка конструкций и топология

3.5 Исследование характеристики измерительного усилителя

3.5.1 Исследование измерительного усилителя

Глава4. Экспериментальное исследование магнитного датчика

4.1 Исследование зависимость выходного напряжения ИУ от величиный магнитного поля

4.1.1 Исследование характеристик датчика при питании постоянным током при постоянном магнитном поле

4.1.2 Исследование характеристик датчика при питании постоянным током при переменном магнитном поле

4.1.3 Исследование характеристик датчика при питании переменным током при постоянном магнитном поле

4.1.4 Исследование характеристик датчика при питании переменным током при переменном магнитном поле

Заключение

Список литературы

Введение

Актуальность работы

Современные радиоэлектронные системы представляют сложные комплексы технических средств, включающие в себя датчики, преобразователи сигналов, устройства отображения и регистрации. Усилитель выполняет функцию согласующего звена между датчиком и регистратором информации, и является одним из важнейших звеньев измерительной системы ,от которого зависят объем, качество информации и точность работы системы. Широкое применение получили инструментальные усилители.[1]

Обычно инструментальный усилитель применяются в качестве предварительных усилителей слабых сигналов постоянного и переменного токов, служит первым каскадом измерительной или преобразовательной схемы, где основным требованием является точность передачи входного сигнала от источника к последующей схеме преобразования. При измерении магнитного поля входной сигнал подается на измерительный усилитель с датчика, преобразующих неэлектрическую величину в аналоговый электрический сигнал.

Основные проблемы, которые приходится решать при усилении слабого сигнала для обработки последующими каскадами, связаны с подавлением шумов и нестабильностью коэффициента усиления при воздействии внешних факторов. Для работы с малыми сигналами ИУ должен обладать высокой стабильностью характеристик, низким уровнем собственных шумов, должы быть регулируемыми с возможно большей точностью коэффициент усиления и полоса пропускания, иметь большой коэффициент ослабления синфазного сигнала и низкий температурный дрейф. .[2]

Цели диссертационной работы

Целью магистерской диссертации является разработка и исследование прибора для измерения предельных чувствительностей датчиков слабых магнитных полей. Для достижения цели необходимо решить следующие основные задачи:

Провести аналитический обзор возможных вариантов построения прибора;

Выбор схем основных узлов прибора;

Выбор элементной базы;

Разработка конструкции прибора и топологии печатных плат в программе Sprint-Layout 5.0 R;

Изготовление и настройка прибора;

Экспериментальное исследование характеристик прибора;

Исследование зависимость выходного напряжения ИУ от величиный магнитного поля.

Используемые методы и технологии

Ввиду сложности перечисленных выше задач, с учетом специфики исследований, потребовался концептуальный подход, основанный на теоретических и практических исследованиях.

Для теоретического исследования использовались методы системного анализа, методы теории информации, объектно-ориентированный анализ и применен абстрактно-логический метод, позволивший найти решения проблемы.

В практических исследованиях использовался эмпирический метод исследований. В качестве средств исследований применялись аттестованные приборные базы Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.

Особенность разработки конструкция ИУ: усилитель должен быть предельно чувствительным, поэтому особое внимания уделено к уменьшению внутренних шумов и снижению наводок от внешных полей. Для этого плата ИУ установлена в металлическом немагнитном котпусе, установлены фильтры питания, предельно укорочены подводящие проводники от датчика, а плата выполнена с экранировкой с нижней стороны.

При изготовлении использовалась технология планарного монтажа на подложках из стеклотекстолита с применением чип – элементов

Научная новизна

В диссертации предложены и исследованы различные варианты ИУ для определение чувствительности датчиков в переменном и постоянном магнитном полях. На основании проведенных исследований выбрана схема ИУ и с ее помощью проведены измерения характеристик магнитных датчиков.

В проведенных исследований были получены следующие новые научные результаты:

Разработаны схема и конструкция малошумящего инструментального усилителя со следующими параметрами: коэффициент усиления усилителя регулируемым с большей чувствительностью, позволяет устанавливать полосу пропусканию равной либо 5Гц либо 50Гц.

Получены результаты исследования предельных чувствительностей датчиков слабых магнитных полей.

Практическая значимость

Проведенные исследования позволили разработать измерительный усилитель со следующими параметрами: коэффициент усиления усилителя 100 или 1000, полоса пропусканию равна либо 5Гц либо 50Гц, собственный шум усилителя 14,17 нВ/√Гц

Использование разработанного усилителя полях позволяет измерять слабые магнитные поля с помощью различных типов датчиков.

Реализация работы

Разработан экспериментальный образец малошумящего инструментального усилителя, позволяющий в широких пределах регулировать основные параметры усилителя.

Получены результаты исследования магниточувствительных датчиков, определена крутизна характеристик, собственные шумы и пороговая чувствительность датчиков слабых магнитных полей.

Публикация

Основные результаты диссертационной работы докладывались, и обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции «НАУЧНАЯ СЕССИЯ ТУСУР-2015» [ REF _Ref390376950 \r \h \* MERGEFORMAT 3].

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, приложений, списка литературы, представлена 5 листами графического материала, изложена на 104 страницах машинописного текста, иллюстрированного 49 рисунками и 6 таблицами.

Глава1.Обзор литературы

1.1 Основные сведения об инструментальных усилителях

Измерительный усилитель (иначе инструментальный усилитель, электрометрический вычитатель) — это тип дифференциального усилителя с характеристиками, подходящими для использования в измерениях и тестирующем оборудовании. Такие усилители применяются в качестве предварительных усилителей слабых сигналов постоянного и переменного токов. Измерительный усилитель обладает линейной зависимостью выходного напряжения или тока от соответствующих входных параметров. Основная задача – это точность передачи входного сигнала от источника к последующей схеме преобразования.

Обычно инструментальный усилитель служит первым каскадом измерительной или преобразовательной схемы, где основным требованием является точность. Во многих случаях входной сигнал подается на измерительный усилитель с мостовой схемы или датчика, преобразующих неэлектрическую величину в аналоговый электрический сигнал. Основные проблемы, которые приходится решать при усилении этого сигнала для обработки последующими каскадами, связаны с подавлением шумов и нестабильностью коэффициента усиления при воздействии внешних факторов.[4,5]

1.2 Основные характеристики усилителя

Основой современных инструментальных усилителей обычно являются прецизионные ОУ, включенные по схеме инвертирующего или неинвертирующего усилителя.

1.2.1 Операционных усилителей

Современный операционный усилитель (ОУ) представляет собой микросхему, которая включает в себя несколько каскадов усиления сигнала, при этом между каскадами отсутствуют разделительные конденсаторы, т.е. существует непосредственная гальваническая связь между последовательной цепочкой каскадов усиления. Такие усилители с непосредственной гальванической связью между каскадами называют усилителями постоянного тока (с таким же основанием можно было бы также назвать их усилителями постоянного напряжения, однако это не является общепринятым). В таких усилителях приращение постоянного напряжения на входе вызывает приращение постоянного напряжения на выходе , усиленное в некоторое количество раз, которое равно коэффициенту усиления , т.е.

(1)

Операционный усилитель имеет очень большой коэффициент усиления порядка (). Такая величина усиления, как правило, слишком велика для обычного усилительного каскада. Для того чтобы построить схему усилителя с заданным коэффициентом усиления, к операционному усилителю подключают цепь отрицательной обратной связи. Сигнал по цепи отрицательной обратной связи поступает с выхода ОУ на его вход в противофазе с входным сигналом (со знаком минус) и, следовательно, вычитается из него. Отрицательная обратная связь (ООС) уменьшает коэффициент усиления схемы до необходимой заданной величины. Кроме того, как будет показано ниже, ООС стабилизирует коэффициент усиления, а также снижает нелинейные искажения сигнала, порожденные усилительными каскадами.

Упрощенная структурная схема внутреннего строения О.У. приведена на рис. 1.1. Входной каскад О.У. - это всегда дифференциальный усилитель, который как известно, имеет два входа. Соответственно и операционный усилитель имеет два входа, которые получили названия: «инвертирующий вход» и «неинвертирующий вход». Входной сигнал можно подавать на любой из этих двух входов. Различие состоит в том, что при подаче положительного приращения напряжения на неинвертирующий вход мы получим на выходе положительное (неинвертированное) приращение напряжения, а при подаче положительного приращения напряжения на инвертирующий вход мы получим на выходе отрицательное (инвертированное) приращение напряжения.

Рисунок.1.1. QUOTE Внутренней структуры операционного усилителя.

После входного дифференциального каскада следует второй усилительный каскад. Это может быть как дифференциальный каскад, так и каскад с общим эмиттером. При построении О.У. часто применяют каскады с активной нагрузкой для получения максимального усиления в одном каскаде. В схеме О.У. имеется также специфический каскад сдвига уровня постоянного напряжения. Задача этого каскада заключается в том, чтобы сбалансировать распределение напряжений в схеме таким образом, чтобы при нулевых напряжениях на входах усилителя выходное напряжение также было бы равно нулю. После каскадов основного усиления и каскада сдвига уровня следует выходной (оконечный) каскад, который имеет низкое выходное сопротивление. В качестве выходного каскада нередко применяют эмиттерный повторитель, который характеризуется низким выходным сопротивлением.

При применении О.У. для построения разнообразных схем не обязательно знать его внутреннее устройство, электрическую схему, технологию его изготовления. ОУ обычно рассматривают как некоторый компонент схемы - активный электронный прибор, обладающий некоторым набором свойств, и характеризующийся некоторым набором параметров, которые приводятся в справочниках.

Операционный усилитель обозначают на принципиальной электронной схеме в виде треугольника с выводами, как это показано на рис.1.2.

Выводы входов и выхода обязательно изображают на чертеже, их назначение очевидно: ввод и вывод сигналов, подключение цепей обратной связи.

Выводы питания иногда не изображают, подразумевая, что они существуют и подключены к источникам питания обычным стандартным образом.

Выводы «частотная коррекция» служат для подключения цепочек, корректирующих амплитудно - частотную и фазово-частотную характеристики О.У. с целью обеспечения его устойчивой работы в определенном диапазоне значений коэффициентов обратной связи. В некоторых типах усилителей выводы отсутствуют. Такие усилители имеют внутреннюю коррекцию, встроенную в саму микросхему, и не требуют внешних корректирующих цепей. Если же микросхема имеет выводы «частотная коррекция», то параметры корректирующей цепи и схема подключения элементов корректирующей цепи обычно приводятся в справочниках.

Рисунок.1.2. QUOTE Обозначение операционного усилителя на схеме. Выводы ОУ.

Выводы «балансировка» предназначены для подключения выводов потенциометра (т.е. переменного сопротивления). При этом центральный вывод потенциометра подключается к источнику питания. Индивидуальные рекомендации по подключению цепи «балансировка» даются в справочнике для конкретной микросхемы. Конечная цель балансировки обычно состоит в том, чтобы достичь установки нулевого постоянного напряжения на выходе ОУ при нулевой разности постоянных напряжений на входах ОУ. В некоторых типах усилителей выводы «балансировка» могут отсутствовать, в особенности, если в одном корпусе размещено несколько микросхем ОУ и количества ножек, т.е. контактов корпуса, достаточно лишь только для размещения цепей питания, входов и выходов операционных усилителей.

1.2.2 Применение микросхем операционных усилителей

Для того, чтобы построить усилитель с заданным коэффициентом усиления, необходимо охватить операционный усилитель отрицательной обратной связью. Отрицательная обратная связь уменьшает коэффициент усиления сигнала. Цепь отрицательной обратной связи передает часть сигнала с выхода операционного усилителя на инвертирующий вход. При этом существует два различных варианта подключения сигнала к входу усилителя. Если сигнал подан на инвертирующий вход, получаем выходной сигнал в противофазе по отношению к входному. Такой усилитель получил название «инвертирующий усилитель». Если сигнал подан на неинвертирующий вход, получаем выходной сигнал в фазе по отношению к входному. Такой усилитель получил название «неинвертирующий усилитель» В зависимости от того, на какой из входов - на инвертирующий или на неинвертирующий поступает входной сигнал, характеристики усилителя будут различными.

Инвертирующий усилитель.

Схема инвертирующего усилителя изображена на рис.1.3. В этой схеме источник сигнала подключен к инвертирующему входу, он является источником напряжения и в идеальном случае имеет нулевое внутреннее сопротивление. Обратная связь образована цепью, состоящей из резисторов и, которые составляют делитель напряжения.

Рисунок.1.3. QUOTE Схема инвертирующего усилителя.

Расчет коэффициента усиления в приближении идеального ОУ.Идеальным операционным усилителем принято условно считать такой О.У., у которого коэффициент усиления бесконечно велик , входной ток , разность напряжений между входами .

Тогда, с учетом этих условий можно записать следующие уравнения:

.(3

. (4)

.(5)

Из уравнений (3,4 и 5 ) получим:

, (6)

отсюда следует, что коэффициент усиления схемы инвертирующего усилителя с отрицательной обратной связью можно рассчитать по формуле:

.(7)

Из полученного выражения следует, что в приближении идеального операционного усилителя коэффициент усиления схемы не зависит от величины коэффициента усиления микросхемы 0У, а определяется только величинами резисторов в цепи отрицательной обратной связи.

Входное сопротивление схемы инвертирующего усилителя:

(8)

Это достаточно очевидно, если учесть, что источник сигнала подключен к резистору , а второй конец резистора , подключенный к инвертирующему входу, фактически заземлен, так как .

Следует сделать ряд замечаний о практических критериях выбора резисторов в цепи отрицательной обратной связи. Цепь ООС подключена к выходу ОУ и нагружает его. Обычно операционные усилители допускают подключение к выходу нагрузки, величина сопротивления которой превышает некоторую минимально допустимую величину , порядка кОм. Конкретные значения приводятся в справочниках. Исходя из этого, сопротивление нагрузки и сопротивление резистора обратной связи должны быть, по крайней мере, существенно больше допустимой величины. На практике величину резистора обычно выбирают в диапазоне от 10 кОм до нескольких сотен кОм.

Уточненное соотношение для коэффициента усиления инвертирующего усилителя при условии, что величина усиления ОУ не бесконечно велика, а конечна и равна , имеет следующий вид:

(9)

Эта формула более точна, чем формула (7) , причем формула (9) переходит в формулу (7), если пренебречь единицей в знаменателе. Это возможно, если выполняется условие , т.е. , где - коэффициент обратной связи в этой схеме.

Неинвертирующий усилитель.

Рисунок.1.4. QUOTE Схема неинвертирующего усилителя.

Цепь обратной связи образована резисторами Roc и R1.

Коэффициент обратной связи в этой схеме равен:

. (10)

Коэффициент усиления этой схемы можно рассчитать, исходя из

уравнений баланса токов и напряжений в схеме рис 1.4:

. (11)

. (12)

При условии, что приравняем токи , и получим:

. (13)

При условии, что величина , ( т.е. в приближении идеального О.У.), из последнего уравнения получим следующие соотношения:

.

. (14)

Следует подчеркнуть, что выражение (14) существенно отличается от выражения (7) , которое определяет коэффициент усиления инвертирующего усилителя.

Как следует из формулы 14 , коэффициент усиления неинвертирующего усилителя не может быть меньше единицы, тогда как для коэффициента усиления инвертирующего усилителя такого ограничения не существует.

Более точное выражение для расчета коэффициента усиления схемы можно получить, если учесть, что и подставить в (13) соотношение

,

Тогда уточненное выражение для расчета коэффициента усиления неинвертирующего усилителя примет вид:

.(15)

Выражение для расчета коэффициента усилителя неинвертирующего усилителя можно также получить другим способом из общего выражения (1.3) для коэффициента усиления усилителя с обратной связью:

.(16)

Учитывая, что в схеме рис. 1.4 величина , из (16) получаем:

.(17)

При условии, что , можно пренебречь в знаменателе выражения (17) единицей. Тогда из (17) получим выражение (14).

Величину называют "петлевое усиление", т.е. это усиление при обходе петли обратной связи и возвращении в исходную точку. Петлевое усиление − важный параметр, характеризующий систему с обратной связью. Выражение (17) является более точным, чем выражение (14). Относительная ошибка при замене (17) на (14) зависит от величины .

Легко показать, что при заданной величине разница между коэффициентом усиления, рассчитанным по приближенной формуле (14) и по точной формуле (17), уменьшается при увеличении собственного коэффициента усиления 0У.

1.2.3 Входное сопротивление схемы неинвертирующего усилителя

Схема неинвертирующего усилителя относится к классу схем с параллельно-последовательной обратной связью. Напряжение с выхода схемы снимается параллельно и затем через обратную связь вводится на вход усилителя последовательно с входным сигналом. При этом напряжение обратной связи вычитается из входного напряжения. Данная ситуация иллюстрируется рис.1.5.

Рисунок.1.5. QUOTE . Схема прохождения сигнала обратной связи

За счет вычитания сигнала обратной связи из входного напряжения величина напряжения на входном внутреннем сопротивлении уменьшается с величины до величины :

.(18)

Отсюда следует:

.(19)

Следовательно, входной ток, протекающий через внутренний резистор , равен

.(20)

Но это означает, что эквивалентное входное сопротивление схемы, измеренное наблюдателем на входе схемы, будет равно:

.(21)

Как видно из формулы 21 , оно возросло в раз по сравнению с внутренним входным сопротивлением схемы операционного усилителя без обратной связи. Следует заметить, что здесь имеется в виду собственное входное дифференциальное сопротивление операционного усилителя .На практике, если к входу ОУ подключен дополнительный резистор, соединенный с общим проводом, то входное сопротивление такой схемы будет меньше, и его следует рассчитывать по формуле параллельного соединения входного сопротивления ОУ и дополнительного резистора, подключенного параллельно входу. ОУ.

1.2.4 О роли отрицательной обратной связи в стабилизации коэффициента усиления схемы усилителя.

Допустим, что величина коэффициента усилителя микросхемы, равная , может изменяться на величину под действием дестабилизирующих факторов (например, при изменении температуры или напряжения питания). Оценим, как это скажется на величине коэффициента усиления схемы усилителя с обратной связью :

.(22)

Дифференцируя формулу по переменной , получим:

. (23)

С учетом того , что до начала изменений величины коэффициент усиления был равен согласно (16) величине , выражение (19) можно записать в виде:

(24)

Из (2) можно сделать вывод о том, что относительные изменения коэффициента усиления уменьшаются в раз по сравнению с относительными изменениями величины усиления микросхемы . Как видно из полученных соотношений, при большом петлевом усилении это снижение может быть многократным. Следует заметить, что наряду с уменьшением относительных нестабильностей снижаются также нелинейные искажения. Кроме того, как будет показано далее, полоса частот усиления увеличивается при введении отрицательной обратной связи. При определенных условиях полоса частот увеличивается в раз.

1.2.5 Дифференциальная схема включения операционного усилителя.

В усилителе, изображенном на рис.1.6, сочетаются две предыдущие схемы включения ОУ: инвертирующая схема и неинвертирующая схема. Дифференциальная схема имеет два входа, на которые подаются сигналы: и .

Рисунок.1.6. QUOTE Схема усилителя дифференциального сигнала на ОУ с коэффициентом усиления, равным 1.

На выходе усилителя мы получаем разностный сигнал:

. (25)

Для доказательства этого составим уравнения токов и напряжений в данной схеме. Положим, что операционный усилитель идеальный, т.е. входные токи ОУ равны нулю. Разность входных напряжений ОУ также равна нулю. Коэффициент усиления микросхемы .Положим, что все резисторы на схеме имеют одинаковое сопротивление, равное R. Запишем соотношения для токов и напряжений в данной схеме.

(26)

С учетом этого равенства можно записать:

, (27)

Откуда следует:

(28)

Для цепи неинвертирующего входа можно записать соотношение:

(29)

Так как у идеального усилителя , то, приравняв , получим:

(30)

Рассмотренная схема может быть применена при передаче сигналов по двухпроводной линии и, в частности по так называемой витой паре проводов. Схема передачи изображена на рис. 1.7. Основная особенность схемы состоит в том, что сигнал на передающем конце линии превращают в два сигнала, находящихся в противофазе друг с другом, и эти сигналы вводят в два провода линии передачи. На выходе линии два провода линии подключают к двум входам дифференциальной схемы, изображенной на рис. 1.6. В дифференциальной схеме входные сигналы вычитаются. При этом помехи, наведенные на провода передающей линии от мощных источников электромагнитного излучения, (таких как сварочные аппараты, трамваи, электродвигатели различных механизмов и др.), приходят на входы дифференциального усилителя в одинаковой фазе, вычитаются, и в результате ослабляются в значительной степени.

Полезные сигналы, приходящие по двум проводам в противофазе, на выходе приемной схемы складываются при вычитании на приемной стороне. В результате амплитуда сигнала на выходе удваивается. Таким образом, в данной схеме мы имеем положительный результат: существенное уменьшение уровня помех относительно уровня полезного сигнала.

Дополнительно сделаем следующее замечание. В схеме, алогичной схеме, изображенной на рис 1.7, можно получить усиление сигнала в N раз, если заменить резистор в цепи отрицательной обратной связи и резистор в цепи делителя напряжения на неинвертирующем входе на резисторы, имеющие величину N R, как это показано на рис.1.7.

Предлагается провести анализ самостоятельно и доказать это, пользуясь аналогией с задачей, изложенной выше.

Рисунок.1.7. QUOTE Схема усилителя дифференциального сигнала на ОУ с коэффициентом усиления, равным N.

1.2.6 Амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики операционных усилителей.

Зависимость амплитуды от частоты. Обычно операционный усилитель (ОУ) содержит два или три каскада, которые обеспечивают необходимое, достаточно высокое усиление напряжения сигнала, и выходной каскад, который обеспечивает усиление по току и соответственно возможность подключать к выходу ОУ устройства с невысоким входным сопротивлением. Форма амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) операционного усилителя определяется формами частотных характеристик отдельных усилительных каскадов, из которых составлена микросхема ОУ.

.(31)

Амплитудно-частотные характеристики отдельных каскадов, как и микросхема ОУ в целом, не имеют спада в области низких частот, т.е. коэффициент усиления ОУ постоянен в области низких частот, начиная с нулевых частот. Это обусловлено отсутствием в схеме разделительных конденсаторов между каскадами. Такие усилители с непосредственными связями между каскадами получили название: усилители постоянного тока. Коэффициент усиления каскада в области низких частот можно выразить как произведение крутизны усилительного прибора и сопротивления нагрузки :

.(32)

При увеличении частоты сигнала коэффициент усиления каскада снижается из-за влияния емкостей, которые неизбежно присутствуют в схеме, и включены параллельно сопротивлению нагрузки. Это: выходная емкость Свых усилительного каскада, входная емкость Свх следующего каскада, вход которого подключен к резистору нагрузки, а также емкость соединительных проводов или проводящих дорожек печатного монтажа См.. Сумма этих емкостей Свх + Свх + См = Сн составляет емкость, подключенную параллельно резистору нагрузки, и она должна быть учтена при расчетах. С учетом этой емкости Сн в нагрузке каскада будет включено уже не чисто активное, а комплексное сопротивление , которое можно рассчитать по формуле параллельного соединения двух элементов: активного и реактивного .

(33)

В результате коэффициент передачи зависит от частоты и определяется формулой:

(34)

Здесь обозначено: , .

Модуль коэффициента передачи равен:

(35)

При условии имеем , т.е. в области низких частот, формула (35) переходит в формулу (32) для чисто активной нагрузки.

При условии величина модуля коэффициента усиления снижается до уровня .

Частота fгр − это условная граница полосы пропускания усилительного каскада, измеренная по уровню 0,707 .

(36)

Эту частоту будем называть граничной частотой полосы пропускания, измеренной по уровню 0,707 (или, что эквивалентно, по уровню − 3 дБ). Эту частоту fгр называют также частотой сопряжения. Как будет показано далее, в точке пересекаются (сопрягаются) две асимптоты амплитудно-частотной характеристики, построенной в логарифмических координатах. В области частот в формуле (35) можно пренебречь единицей в знаменателе, и тогда записать эту формулу в виде:

. (37)

Как видно из формулы (3.7), в области происходит уменьшение величины усиления каскада обратно пропорционально частоте сигнала.

Определим характерную для этой области скорость спада (уменьшения) коэффициента передачи с увеличением частоты. При увеличении частоты в 10 раз (т.е. при увеличении частоты на декаду) усиление снижается в 10 раз, т.е. на 20 децибел. Напомним, что 20 lg10=20 дБ, а 20 lg0,1= - 20 дБ. Поэтому, когда характеризуют скорость спада частотной характеристики усилительного каскада в области , говорят, что имеет место спад АЧХ со скоростью 20 децибел на декаду.

Рисунок 1.8 – АЧХ и ФЧХ одного каскада ОУ

В зарубежной литературе принято характеризовать скорость спада АЧХ в децибелах на октаву (октава соответствует увеличению или уменьшению частоты в два раза). При этом спад АЧХ со скоростью 20 децибел на декаду соответствует спаду АЧХ со скоростью 6 децибел на октаву.

1.2.7 Фазо-частотная характеристика

Соотношение (34) можно представить в следующем виде:

. (38)

Отсюда найдем аргумент комплексного выражения (38):

. (39)

Полученная формула позволяет рассчитать фазовый сдвиг, который получит гармонический сигнал с некоторой частотой f при его прохождении через один усилительный каскад. Так, например, на частоте отношение и фазовый сдвиг сигнала будет равен - 450. При увеличении частоты в области , фазовый сдвиг сигнала будет стремиться к = -900 асимптотически. Если операционный усилитель составлен из нескольких, последовательно соединенных каскадов, то фазовые сдвиги сигнала во всех каскадах суммируются. и фазовая характеристика усилителя равна сумме фазовых характеристик всех каскадов, входящих в состав усилителя.

1.2.8 Изменение ЛАЧХ усилителя при включении отрицательной обратной связи.

Допустим, что однокаскадный усилитель без обратной связи характеризуется зависимостью коэффициента усиления от частоты вида:

.(40)

Для коэффициента усиления этого усилителя, охваченного ООС с коэффициентом ООС, равным , имеем соотношение:

.(41)

Подставив (40) в (41), получим:

(42

Здесь К0 − это величина коэффициента усиления усилителя, охваченного обратной связью, на нулевой частоте,

, (43)

-. это величина коэффициента усиления на нулевой частоте усилителя без обратной связи. Как видно, в результате действия ООС величина коэффициента усиления уменьшилась в раз по сравнению с первоначальным коэффициентом усиления А0. Обычно на практике . Логарифмируя (43 ) и учитывая, что , можно записать

. (44)

Это соотношение отражено графически на рис. 31 указателями в виде стрелок.

Вместе с тем, из выражения (42) видно, что в результате действия ООС полоса пропускания усиления увеличилась и составляет не fгр, как ранее, а значительно большую величину:

. (45)

Полоса пропускания увеличилась в раз. Рост полосы пропускания практически пропорционален величине петлевого усиления .[7,8]

Идеальный измерительный усилитель обладает следующими характеристиками: постоянный коэффициент усиления, не зависящий от времени, частоты и амплитуды входного сигнала, сопротивления нагрузки, температуры и влажности;бесконечный коэффициент подавления синфазного напряжения и изменений напряжения питания; нулевые входное и выходное напряжения смещения и дрейфы этих смещений, а также нулевой выходной импеданс при любых амплитудах сигнала, отдаваемого усилителем в нагрузку.

Динамические характеристики определяют инерционные свойства измерительных усилителей и представляют собой зависимость информативного параметра выходного сигнала от меняющихся во времени параметров входного сигнала. К динамическим относятся переходная, амплитудная и фазово-частотная характеристики усилителя. Динамические свойства измерительных усилителей характеризуются также быстродействием — скоростью и временем измерения (временем установления показаний).

Скорость измерения определяется максимальным числом измерений в единицу времени, выполняемых с нормированной погрешностью.

Время измерения — время, прошедшее с момента начала измерения до получения результата с нормированной погрешностью. Наряду с условиями эксплуатации для всех измерительных усилителей задаются предельные условия транспортирования и хранения, не изменяющие метрологических свойств усилителей после их возвращения в рабочие условия.

1.3 Измерения основных параметров ИУ.

Методики измерения предназначены для определения параметров и характеристик устройств ИУ, проверки соответствия их требованиям ТЗ.

В рамках программы испытаний определены следующие параметры ИУ:

стабильность коэффициента усиления;

бесконечно большой коэффициент ослабления синфазного сигнала;

уровен шума;

температурный дрейф напряжения смещения.

Управление КУ может быть организовано следующими способами:

1) Каскад с ручной регулировкой усиления. Такое исполнение требует непосредственного вмешательства для изменения КУ.

2) Использование логарифмического входного усилителя может охватывать весь амплитудный диапазон сигналов. При этом вмешательство для изменения КУ не требуется, но динамический диапазон измерительной системы будет ограничен.

3) Перестраиваемый по цифровому интерфейсу входной каскад позволяет осуществить автоматизированную удалённую регулировку усиления, но требует для управления внедрения в линию передачи цифрового сигнала, что в целом может понизить точность измерения.[9]

1.3.1 Анализ ослабления синфазного сигнала в инструментальных усилителях.

KОСС в схемах сравнения на основе ОУ зависит от точности соотношения сопротивлений в сигнальных цепях и внутренней структуры конкретного ОУ.[10]

Наибольше распространение получила схема ИУ состоящая из трех ОУ – рис. 1.9

Рисунок 1.9 – Схема ИУ на трех ОУ.

Первый каскад, состоящий из ОУ DA1, DA2 и сопротивлений R1, R2, RG, имеет симметричный вход и высокое входное сопротивление. Второй каскад, состоящий из ОУ DA3 и сопротивлений R3, R4, R5, R6, образует схему вычитания на одном ОУ.

Используя теорию графов, построим сигнальный граф для ИУ на трех ОУ – рис.2.

Рисунок 2 – . Сигнальный граф ИУ на трех ОУ.

Примем за условие, что усилители DA1 и DA2 –идеальны. Тогда на основе эквипотенциальности их входов напряжение U0 действует одновременно в первом и во втором узлах графа, а напряжение Ux действует одновременно в третьем и четвертом узлах.

Используя принцип наложения, получим, что напряжение U'0 в пятом узле графа образуется за счет неинвертирующей передачи напряжения U0 из первого узла и инвертирующей передачи напряжения Ux из третьего узла схемы (2).

(46)

Аналогично получим выражения для напряжения U'x:

(47)

Напряжение на выходе второго каскада и соответственно на выходе ИУ

(48)

При условии равенства K+ и K- напряжение на выходе ИУ:

(49)

Где KД1 – коэффициент усиления дифференциального сигнала первым каскадом.

Для оценки KОСС представим входные сигналы как сумму синфазного и дифференциального напряжений действующих на входах ОУ DA2:

(50)

и подставим (49) в (50) с учетом выражений (47-48):

(51)

Из уравнения (51) получаем коэффициент ослабления синфазного сигнала:

(52)

Если сопротивления R4/K+ и R3/K- отличаются на величину ΔKД, а сопротивления R1 и R2 на величину ΔR то:

(53)

1.4 Проектирование принципиальной схемы измерительных усилителей.

Усилители обычно строятся по схеме - многокаскадного усиления с применением разнообразных видов местной и общей отрицательной обратной связи для обеспечения стабильности коэффициента передачи и частотной характеристики.

Рисунок 2.1– Структурная схема измерительного усилителя.

Основой современных инструментальных усилителей обычно являются прецизионные ОУ, включенные по схеме инвертирующего (рисунок 2.2, а) или неинвертирующего усилителя (рисунок 2. 2, б).

Рисунок 2.2 – Инвертирующий(а) и неинвертирующий(б) масштабный усилитель на ОУ.

Стабилизация коэффициента усиления в приведенных схемах осуществляется отрицательной обратной связью. Допуская, что ОУ является идеальным выходное напряжение масштабных усилителей можно определить следующими выражениями:

–инвертирующего

QUOTE (54)

–неинвертирующего

QUOTE (55)

Представив выходное напряжение ДУ как сумму двух независимых входных напряжений U1 и U2, с учетом формул (54) и (55), получаем:

QUOTE + QUOTE (56)

Инструментальные усилители часто выполняются с дифференциальным входом и предназначены для усиления разности двух входных напряжений. В состав этих усилителей входит дифференциальный каскад, на прецизионном ОУ включенном по дифференциальной схеме (рисунок 2.3, а) — дифференциальный усилитель (ДУ)[11].

Рисунок 2.3 – Дифференциальный усилитель на ОУ(а); измерительный усилитель дифференциальным входом(б).

Если для схемы (рисунок 2.3, а) выполняется условие

QUOTE (57)

усилитель становится дифференциальным и усиливает разность напряжений поступающих на входы:

QUOTE (58)

Очень важно обеспечить отвод входных токов со входов измерительного усилителя, так как в противном случае он входит в насыщение. Если источники сигналов не обеспечивают такого пути, например, когда входы развязаны по постоянному току, то необходимо подключить входы усилителя к земле через резисторы (рис. 2.4). Сопротивление R выбирается порядка 1 МОм или более; отметим, что элементы R и С образуют фильтр верхних частот, который должен пропускать самую низкую из частот входного сигнала.

Рисунок 2.4 – Отвод входных токов.

Выходное смещение и дрейф выходного смещения в этой схеме обычно больше, чем в предыдущих, из за большего числа ОУ. Для борьбы с этими нежелательными последствиями входные ОУ следует подбирать так, чтобы их дрейфы смещения были одинаковы. Номиналы резисторов обратной связи следует выбирать небольшими, чтобы уменьшить влияние колебаний входных токов смещения ОУ. Кроме того, в качестве усилителей А1 и A2 лучше использовать усилители с полевым входом, имеющие чрезвычайно малые входные токи. Влиянием входных токов смещения А1 и A2 при этом можно пренебречь. Изменять коэффициент усиления схемы можно, изменяя сопротивление резистора R1 , это не сказывается на входном импедансе и КОСС схемы; однако, пропорционального управления усилением таким способом добиться нельзя. При выборе значений резисторов целесообразно сосредоточить все усиление в первом каскаде усилителя (ОУ А1 и A2), поскольку именно он обеспечивает максимальное усиление дифференциального входного сигнала по отношению к синфазному сигналу. Коэффициент передачи каскада на А3, можно установить равным единице, выбирая R4 = R5 = R6 = R7. При этом лучше использовать резисторы в одном корпусе, чтобы обеспечить точное согласование сопротивлений и их равный дрейф при изменениях внешних условий. Однако при установке слишком большого коэффициента усиления первого каскада усилители А1 и A2 могут войти в насыщение, что ограничит диапазон синфазного входного напряжения усилителя[12].

Вывод: Для работы с малыми сигналами усилитель должен обладать высокой стабильностью характеристик, низким уровнем собственных шумов, низким температурным дрейфом, иметь большой коэффициент ослабления синфазного сигнала, коэффициент усиления должен быть регулируемым с возможно большей точностью.

С учетом этих требований ИУ был выбран малошумящий операционный усилителе (ОУ) с низким температурным дрейфом хххх.

Глава2. Аналитический обзор существующих измерительных усилителей

Измерительный усилитель (ИУ) по ТЗ должен обеспечивать возможность усиления сигналы очень низких частот, включая постоянные составляющие, а максимальный коэффициент усиления должен достигать 1000. Теоретически, в этом случае можно будет усилить сигнал величиной 1 мкВ до уровня не менее 1 В. Для работы с такими малыми сигналами усилитель должен обладать очень низким уровнем собственных помех. Чтобы иметь возможность с точностью до второго-третьего знака выставлять коэффициент усиления, он должен быть разбит на несколько диапазонов. Для контроля фактического значения коэффициента усиления в инструментальных усилителях целесообразно предусмотреть способ определения уже выставленного коэффициента[13].

2.1 Сравнение параметров ИУ

С учетом высоких требований в качестве основной элементной базы необходимо применение прецизионных малошумящих операционных усилителей (ОУ) с внутренней частотной коррекцией.

Изготовление вручную малошумящего ИУ с регулируемой коэффициент усилением , является неэффективным, так как затраты на изготовление ИУ могут быть больше, чем покупка данногоусилителя, а также требуется много времени на разработку. Не исключено, что ИУ, сделанный вручную, может оказаться гораздо хуже по сравнению с готовым ИУ.

Опираясь на данные обстоятельства, было рассмотрено несколько ИУ, удовлетворяющие все необходимые требования. Были выбраны три усилителя. Сравнительные характеристик выбранных ИУ представлены в таблице REF _Ref390878408 \h \* MERGEFORMAT 2.1.

Таблица 2.1 – Сравнение характеристик выбранных ИУ.

Метод установкКу.

Uпит., В

КОС мин. уси-ления

КОСС макс.

усиле-ния

-3ДБ Полоса пропускания при минимальной усиления

Вход-ное напря-жение шума

( нВ/√Гц)

Темпера-турный диапазон

AD8421

Резистор

+5В..

±15В

94

140

10 МГц

6

от −55C до+125C

AD8429

Резистор

±4 В до ±18 В

90

140

15 МГц

3

−40C до +125 C

AD8295

Резистор

от ±2.3 В до ±18 В

80

130

1,2МГц

12

от −40C до +85C

2.2 Выбор на основе анализа варианта ИУ

После рассмотрения выпускаемых ИУ был выбран обладающий крайне низким шумом инструментальный усилитель AD8429 (см. приложение 1).

Инструментальный усилитель, производимые под компаниой «Analog Devices», имеет один из самых минимальных уровней шумов в области низких частот. 

2.2.1 Описание

AD8429 –предназначен для измерения очень слабых сигналов в широком температурном диапазоне (от −40°C до +125°C).AD8429 превосходно справляется с задачей измерения слабых сигналов. Он обладает крайне низким входным шумом – 1 нВ/√Гц. Высокий КОСС AD8429 предотвращает искажение результатов измерения нежелательными помехами. По мере повышения коэффициента усиления КОСС возрастает, обеспечивая высокое ослабление там, где это наиболее необходимо. Оптимизированная конфигурация выводов позволяет AD8429 поддерживать высокий КОСС на частотах, значительно превышающих аналогичные показатели типичных инструментальных усилителей. Коэффициент усиления компонента регулируется в диапазоне от 1 до 10000 при помощи одного резистора. Вывод опорного напряжения может использоваться для задания смещения выходного напряжения. Эта особенность может быть полезна для преобразования уровня выходного сигнала при интерфейсе со схемами, работающими от однополярного напряжения питания. Заявленные в спецификации характеристики AD8429 гарантированно обеспечиваются в расширенном промышленном температурном диапазоне от −40°C до +125°C. Компонент выпускается в 8-выводном пластиковом корпусе SOIC(рис 2.1).

Рисунок 2.1- Внешний вид AD8429.

Таблица 2.2 – Описание функций.

Вывод №:

Ммнемонический

Описание

1

−IN

Отрицательный входной разъем.

2,3

Настройка Усиления Терминалы. Место, через резистор QUOTE штыри для установки усиления. G=1+(6кОм/ QUOTE ).

4

+IN

Положительная входная клемма.

5

Отрицательный клемме блока питания.

6

REF

Опорного напряжения терминал. Диск этот терминал с низким импедансом источника напряжения для сдвига уровня выходного.

7

Выходной терминал.

8

Положительной клемме блока питания

2.2.2 Конструкция и принцип работы ИУ AD8429

В AD8429 основана на классической 3-операционного усилителя топологии. Эта топология состоит из двух стадий: предварительного усилителя для обеспечения дифференциальной амплификации с последующим дифференциальный усилитель, который удаляет синфазное напряжение и обеспечивает дополнительную усиление.

На рис.2.3 показана упрощенная схема AD8429.Первая ступень работает следующим образом. Держать ее двумя входами подобраны, Усилитель A1 должен держать коллектор Q1 при постоянном напряжении. Он делает это, заставляя RG - быть точным диода падение с-В. Аналогично, A2 сил RG+ константой диода падение с +В. Поэтому, реплику перепада напряжения входного сигнала ставится через настройки усиления резистор RG. Ток, протекающий через это сопротивление также должно течь через резисторы R1 и R2, создавая заработал дифференциального сигнала между A2 и A1выходы. Второй этап-это G = 1 дифференциальный усилитель, состоящий из усилителя A3 и R3 по R6 резисторы.

Этот этап удаляет синфазный сигнал усиливается дифференциальным сигналом.( QUOTE ).

Передаточная функция AD8429 является

QUOTE (59)

где:

Рисунок 2.2- Упрощенный внутренный вид.

2.2.3 Основные характеристики ИУ

Усилитель выполнен на трех ОУ и отличается высоким значением КОСС в достаточно широком диапазоне частот. Из характеристики видно(рис.2.3), что значение КОСС при QUOTE Кус=100 постоянно в диапазоне частот от 0 до 50 Гц и составляет 130 дб, затем постепенно снижается, тем не менее, находясь выше порога в 100 дб вплоть до частоты 500Гц.

Частота,Гц.

Рисунок 2.3- Ззависимость величины КОСС(CMRR) от частоты.

С увеличением усиления, возрастает и величина КОСС так как при этом не происходит усиления синфазного сигнала, который приложен к не инвертирующим входам усилителей A1 и A2 и не создает падения напряжения на резисторе QUOTE [14].

Спектральная плотность шумов ИУ показана на рис.2.4. На частоте 1Гц уровень шума не более 3 нВ/√Гц.

Максимальный входной напряжение смещения составляет 50мВ, а выходные 0,5 мВ.

Рисунок 2.4- Ззависимость плотность шумового напряжения от частоты.

Примечание: Для исследования чувствительности датчиков магнитного поля в слабых магнитных полях можно в место ИУ AD8429 использовать AD622. Преимущество этого варианта, по стоимостью ИУ AD8429 намного дороже чем ИУ AD622. По характеристикам, уровень шума ИУ AD622 немного больше чем ИУ AD8429. Остальные характеристики ИУ AD622 будут приведены на таблице 2.3.

Таблица 2.3 –Остальные характеристики ИУ AD622.

Метод установка

Кус.

Uпит, В

КОСС мин.усиления (мин)

КОСС макс.

усиле-ния (мин)

-3ДБ Полоса пропускания при минимальной усиления

Входная напряжения шума,

 нВ/√Гц

Темпера-турный диапазон C

AD622

Резистор

+2.6В..

±15В

75

110

1МГц

12

от −40°C до +85°C

Глава 3. Разработка измерительного усилителя

3.1 Выбор и обоснование схемы и элементной базы

Для исследования чувствительности датчиков ИУ выполняется на малошумящем операционном усилителе (ОУ) с низким температурным дрейфом. На основе проведенного обзора выпускаемых ОУ в качестве основы усилителя выбрана микросхема AD622. Преимущество этого варианта ИУ: уровень шума на частоте 1Гц не более 12нВ, диапазон регулировки коэффициента усиления от 2 до 1000; широкий диапазон напряжений питания (от ±2.6 В до ±15 В), установка значения коэффициента усиления одним внешним резистором.

3.1.1 Требования к конструкции ИУ

Для питания инструментального усилителя по паспорту использован стабильное напряжение постоянного тока. Шум на контактах питания может негативно повлиять на производительность. Для снижения наводок необходимо поставить шунтирующий конденсатор 0,1 мкФ (рис.3.1 ) как можно ближе к каждому выводу питания усилителя. Длина конденсатора должна быть минимальной, поэтому используются конденсаторы для поверхностного монтажа. [15,16].

Для уменьшения паразитных индуктивностей полезно при конструировании минимизировать длину заземления.

Рисунок 3.1 — Развязки питания, REF, а выход называемый местного земля.

3.1.2 Разработка входной части измерительных усилителей

Снизить влияние высокочастотных помех можно путем введения в схему фильтра (рис. 3.2). Первый - (R1-C1, R2-C3) предназначен для ослабления высокочастотных синфазных сигналов. Его эффективная работа обеспечивается в случае, если R1=R2 и C1=C3. Величина отклонения емкостей конденсаторов C1 и С3 от номинального значения не должна превышать ±5%, а сопротивлений резисторов R1 и R2 - ±1%.

Рисунок 3.2.— Схема подключение фильтра к входным цепям инструментального усилителя.

Второй фильтр (R1-C2-R2) предназначен для ослабления дифференциального напряжения, возникшего из синфазного в результате возможного рассогласования элементов R1-R2 и C1-C3[17]. Для этого, емкость конденсатора C2 должна значительно превышать величины емкостей конденсаторов C1 и C3

3.1.3 Выбор и расчет активного фильтра 2-го порядок

В измерительной аппаратуре преимущественное применение находят активные фильтры. Аналоговые активные фильтры на основе ОУ подключают к выходу инструментального усилителя для выделения постоянной составляющей выходного напряжения, нейтрализации помех и улучшения качества сигнала. Для этого используются фильтры низких частот (ФНЧ) с крутым срезом, которые пропускают полезные сигналы, а высокочастотные сигналы не пропускают на выход.

Выбор ОУ для ФНЧ второго порядка.

Для ФНЧ второго порядка используется высокоточный (прецизионный) операционный усилитель типа ОР07.

Схема активного ФНЧ второго порядка которого показана на рис. 3.3.

Рисунок 3.3.— ФНЧ второго порядка

Расчет фильтра нижных частот с полосой рабочих частот от постоянного тока до 5Гц или 50Гц.

Принимаем: QUOTE =1, QUOTE , QUOTE , QUOTE ц, QUOTE

QUOTE (60)

QUOTE , QUOTE

QUOTE ,

QUOTE ;

Полоса ФНЧ второго порядка регулируется с помощью конденсатора QUOTE

Для каждого полоса найдем значение конденсаторов QUOTE :

Когда

Когда f=5 Гц;

QUOTE = QUOTE ; тогда QUOTE ;

Когда f=50 Гц;

QUOTE = QUOTE тогда QUOTE .

3.2 Описания схемы электрической принципиальной

Схема разработанного ИУ приведена на рис.3.4. Первый каскад представляет собой усилитель с регулируемым усилением, устанавливаемым резистором R3. На входе каскада установлен ФНЧ 1го порядка для снижение влияние помех с верхней частотой 50Гц. Регулировка полосы пропускания ИУ производится ФНЧ 2-го порядка на основе ОУ ОР07. С помощью конденсаторов С8, С10 и С9 С11 полоса рабочих частот устанавливается равной 5 Гц или 50 Гц (переключается с помощью переключателя S2). Для питания усилителя использован стабилизированный двухполярный сетевой источник питания.

Рисунок 3.4 — Принципиальная схема ИУ.

Номинальные значения элементов: R1=R2=4кОм; R3=511Ом; R4=51Ом; R5=R6=R7=3.3кОм; С1=С2=0,8мкФ; С3=8мкФ; C4=C7=0.01мкФ; С5=С6=0,33мкФ; С8=0,3мкФ; С9=С10=3мкФ; С11=30мкФ.

3.3 Расчеты основных характеристики

В данном разделе будет рассчитан шум типового измерительного усилителя. Лучшим способом для этого предполагаемый выходной является анализ различных отдельных участков схемы с последующим объединением результатов. Такой анализ покажет, какие источники шума являются значимыми и какими источниками шума можно пренебречь. Возможность выяснения определяющего источника шума является критической при разработке малошумящих систем; это может сберечь усилия по снижению уровня шума в элементе, который не оказывает значимого влияния на шумовые характеристики.

Существует три основных источника шума: шумы сопротивления, напряжение шума инструментального усилителя и шум тока ИУ[18].

Любой датчик, подключений к AD8429, имеет некоторые выходное сопротивление. Там также может быть помещен сопротивление последовательно с входами для защиты от перенапряжения или радиопомех[18,19].. Эти сопротивление помечены как R1 и R2 на рис 3.4. Шум резистора пропорционален корню квадратному из величины резистора. При комнатной температуре значение приблизительно равно 4 нВ / √ Гц × √ (резистора в кОм).

Шум источник сопротивление:

QUOTE QUOTE нВ/√Гц;

Шум напряжение инструментальный усилителя.

Напряжение шума усилителя измерительного рассчитывается с использованием трех параметров: устройство ввода шума, выход шума, и QUOTE резистор шума. Он рассчитывается следующим образом:

QUOTE ;

QUOTE =1,05 нВ/√Гц;

Текущий Шум инструментальный усилителя

Текущий уровень шума вычисляется путем умножения сопротивление источника тока от шума.

QUOTE =8,48 нВ/√Гц;

Для определения общего шума ИУ, относительно входного, объединить источника шума сопротивления, шума напряжение и сила тока вклад шума на сумму методом квадратов.

QUOTE =14,17 нВ/√Гц;

Общий шум усилителя приведенный к входу 14,17 нВ/√Гц.

3.4 Разработка конструкций и топология

На основании электрической принципиальной схемы преобразователя разработана компоновка и конструкция печатной платы.

Подготовка платы к изготовлению выполнялись с использованием пакета прикладных программ для разработки и изготовления печатных плат Sprint-Layout 5.0 R.

Sprint-Layout 5.0 R - простая программа для создания двухсторонних и многослойных печатных плат. Программное обеспечение включает в себя многие элементы, необходимые в процессе разработки полного проекта. В нее включены такие профессиональные возможности, как экспорт Gerber- файлов или HPGL-файлов, в то время как основа программы Sprint-Layout была сохранена. Sprint-Layout позволяет наносить на плату Контакты, SMD-контакты, проводники, полигоны, текст и так далее. Контактные площадки могут быть выбраны из широкого набора. Существует два слоя меди и компонентов - для каждой стороны платы. Дополнительно можно использовать слой формы платы, а также 2 внутренних слоя для многослойных плат. Дополнительные особенности - маска по олову, SMD-маска, металлизация, контроль и т.д.

Интегрированный авто трассировщик может быстро проложить проводники. Фото вид позволяет увидеть плату в почти реальном виде. Это помогает найти ошибки в создании платы. Библиотека имеет возможность добавления компонентов. Программа предоставляет возможность выбора вариантов изменения печати. Поддержка форматов Gerber- и Excellon позволяет передачу файлов разработанных плат на профессиональное производство. 

HPGL-формат также поддерживается. Программа позволяет создать экспортный файл HPGL для обработки платы на фрезерном станке с программным управлением. Широко используется любителями для подготовки рисунка проводников для изготовления платы методом " утюга".

В радиоэлектронной аппаратуре обычно применяют два вида монтажа: объёмный монтаж и печатный монтаж. Печатный монтаж по сравнению с объёмным имеет следующие преимущества: меньшую стоимость монтажно-сборочных работ, высокую производительность труда, возможность механизации и автоматизации сборки аппаратуры, уменьшение массы РЭА и другое. Кроме того, печатный монтаж обеспечивает повторяемость параметров от образца к образцу за счёт идентичности формы и размеров печатных проводников, при этом упрощается поиск неисправностей. Основанием печатных плат высокого качества служат электроизоляционные материалы, правильный выбор которых имеет большое значение. Но фольгированный стеклотекстолит обладает рядом достоинств, обусловивших его выбор в качестве исходного материала:

высокая диэлектрическая и механическая прочность;

высокая прочность соединения медной фольги с изоляционным основанием;

высокая стабильность параметров при изменении температуры.

Считается, что оптимальным методом получения печатных плат при мелкосерийном производстве является метод химического травления, суть которого заключается в химической обработке заготовки с предварительно нанесённым на неё позитивным изображением печатных дорожек. Изображение наносится кислотоупорным составом и при травлении защищает от воздействия травящего раствора рабочие участки. По окончании травления кислотоупорный слой удаляется растворителем.

Главными достоинствами метода химического травления являются:

хорошее качество печатной платы;

высокая разрешающая способность;

почти полная идентичность плат при мелкосерийном производстве, что упрощает настройку и регулировку изделий, выполненных на их основе;

экономичность технологического процесса изготовления плат;

возможность полной автоматизации всего процесса изготовления.

После изготовления плата должна быть обязательно покрыта лаком с целью:

предохранения печатного монтажа от загрязнения в процессе транспортировки плат;

увеличения поверхностного сопротивления изоляции платы;

увеличения электрической прочности.

При разработке конструкции преобразователя должны быть учтены следующие требования:

максимальная экономически целесообразная эксплуатационная надёжность;

простота, технологичность и эргономичность конструкции;

минимальное число цепей, идущих через разъёмные соединения;

удобство сборки и монтажа, возможность пооперационного контроля и настройки;

простота в обслуживании при эксплуатации и ремонте, свободный доступ к разъёмам, лёгкая замена вышедших из строя элементов;

удобство профилактического контроля в процессе работы;

минимальные масса и габариты устройства;

максимальная унификация и стандартизация материалов, деталей и покупных изделий;

минимальная стоимость.

Конфигурация и габаритные размеры печатной платы зависят от габаритных размеров используемых изделий, электрической схемы, эксплуатационных требований, предъявляемых к устройству. Предпочтительным является прямоугольная форма печатной платы. Применение печатных плат больших размеров и сложной геометрической формы не рекомендуется из-за малой механической прочности, сложности обработки и, главным образом, из-за возникновения значительных трудностей в процессе технологического цикла изготовления. Размер печатной платы ИУ не лимитируется . Вид топологии проводников на печатной плате показан на рисунке REF _Ref390547149 \h \* MERGEFORMAT Рисунок 3.6. Расположения элементов на печатной плате и трассировка в программе Sprint-Layout 5.0 R показана на рисунке REF _Ref390693743 \h \* MERGEFORMAT 3.5.

Рисунок STYLEREF 1 \s 3.5 – Расположения элементов на печатной плате и трассировка в

Sprint-Layout 5.0 R.

По краям печатной платы предусмотрены 4 отверстия для крепления. Плату выполняем из одностороннего фольгированного стеклотекстолита СФ-1-35 ГОСТ 10316-70 или СОНФ-У ТУ 16-90 И79.0102.002ТУ толщиной 1,5 мм. Максимальная высота печатной платы преобразователя с размещёнными на ней элементами составляет 35 мм. Одним из наиболее важных и трудоёмких этапов проектирования печатных плат является компоновка элементов и трассировка соединений. Элементы необходимо размещать с учётом электрических связей и теплового режима с обеспечением минимальных длин проводников. Кроме того, необходимо стремиться к возможно равномерному распределению масс элементов с большой массой вблизи мест механического крепления платы. Внутренний вид ИУ приведен на рисунке REF _Ref390547167 \h \* MERGEFORMAT Рисунок 3.7.

Рисунок 3.7 – Внутренний вид ИУ.

Центры всех отверстий на печатной плате располагаются в узлах координатной сетки с шагом 0,625 мм. Отверстия, соединённые печатными проводниками, должны иметь контактные площадки. Контактные площадки выполняют прямоугольной, круглой или близкой к ним формой. В данном случае все контактные площадки выполняют прямоугольной формы с усечением в узких местах.

Важнейшим параметром для печатных проводников является их ширина, которая зависит от допустимой плотности тока, допустимой температуры нагрева при максимальной токовой нагрузке, от толщины слоя фольги, разрешающей способности технологического оборудования. У наиболее распространённых в промышленности фольгированных стеклотекстолитов толщина фольги составляет 35 мкм и 50 мкм. При прохождении тока 0,5 А ширина печатного проводника должна быть 0,5 мм. При большей ширине проводников (более 4 мм) возникают затруднения с пайкой, но и слишком узкие проводники нежелательны, так как всегда существует вероятность протравливания при химической обработке печатной платы, что может привести к разрыву проводника. Если плотность печатных проводников не велика, то целесообразно выбрать ширину печатных проводников от 0,8 до 1,5 мм для слаботочных цепей. Для сильноточных цепей ширина проводников выбирается 4 мм и более. В местах, где ширину печатного проводника невозможно, либо не желательно увеличивать, на проводник напаивают слой припоя, тем самым увеличивая его толщину.

3.5 Исследование характеристики измерительного усилителя

Целью эксперимента является проверка работоспособности макета инструментального усилителя для исследования магнитных датчиков. Измерение параметров: амплитуда выходного напряжения при регулируемой полоса частот активного фильтра и регулируемой коэфициент усилением инструментального усилителя.

Для достижения поставленной цели необходимо разработать структурную схему экспериментальной установки. Для этого сначала необходимо описать методику проведения эксперимента с целью выяснения типов и числа приборов и устройств, необходимых для выполнения эксперимента.

Для измерения амплитуды пульсации выходного напряжения требуется осциллограф. Выбираем прибор Цифровые осциллографы LeCroy WaveRunner 62Xi.

Новый фирменный форм-фактор от LeCroy теперь содержит характеристики и мощные возможности WaveRunner 62Xi:

Полоса пропускания 600 МГц.

Высокая достоверность отображения входного сигнала.

Частота дискретизации 5 ГГц на каждый канал (10 ГГц при объединении каналов для моделей с полосой пропускания 600 МГц, 1 ГГц, 2 ГГц).

Стандартная длина памяти 4 Мб на канал, 8 Мб при объединении (опция 25 Мб).

Для проверок и измерений, связанных с электричеством используется мультиметр APPA73. Технические характеристики:

Постоянное напряжение 600 мВ - 1000 В;

Переменное напряжение 6 В-750 В; Постоянный ток 600 мкА, 6000 мкА, 6 А;

Переменный ток 6 А, 10 А;

Сопротивление 600 Ом-60 МОм;

Ёмкость 6 нФ-6 мФ;

Испытание p-n;

Структурная схема для исследования инструментального усилителя приведена на рис.3.8.

Рисунок 3.8 — Структурная схема для исследования инструментального усилителя.

На рисунке приняты следущие обазначения: Г- генератор; ФНЧ1-фильтр нижных частот 1-го порядка; ОУ- операционный усилитель; АФ-активный фильтр; РУ-регистрирующее устройство; ИП-источник питания.

3.5.1 Исследование измерительного усилителя

Исследование праводиться по схеме, изображенное на рис.3.8.

Порядок выполнение работы.

Подключить питание к усилителью.

В качестве входного сигнала использовалось выходные напряжения синусойдального генератора .

Изменяя частоту входного сигнала в диапазоне 5 Гц- 2кГц, сохраняя постоянной амплитуду входного наряжения и с помощью оссилографа наблюдалось изменение выходного напряжения.

Работа было выполнено учитывая, что коэффициент усиление усилителя и полоса пропускания фильтра регулируемым.

Результаты работы:

При коэффициент усиление усилителя Кус =100.

Результаты исследовании приведены на таблице 3.1, при полосе пропускания фильтра QUOTE амплитуда входного ссигнала =100мВ.

Таблица 3. SEQ Таблица \* ARABIC \s 1 1 – Результаты исследовании.

2

5

10

20

50

100

200

500

U,мВ

100

100

100

100

80

25.7

7

1.3

К,дБл

40

40

40

40

38.4

28.2

17

2.5

Результаты исследовании приведены на таблице 3.2, при полосе пропускания фильтра QUOTE амплитуда входного ссигнала =100мВ.

Таблица 3.2 – Результаты исследовании.

2

5

10

20

50

U,мВ

100

104

30

7.2

1.36

К,дБл

40

40.6

29.5

17.14

2.6

Следующий эксперимент праводится при коэффициент усиление усилителя Кус =1000.

Результаты исследовании приведены на таблице 3.3, при полосе пропускания фильтра QUOTE амплитуда входного ссигнала 10мВ.

Таблица 3.3 – Результаты исследовании.

2

5

10

20

50

100

200

500

1000

2000

U,мВ

1000

1000

1000

1000

936

304

76

12.8

2.1

0.6

К,дБл

60

60

60

60

59.5

49.66

37.6

22.14

6.44

-4.4

Результаты исследовании приведены на таблице 3.4, при полосе пропускания фильтра QUOTE амплитуда входного ссигнала 10мВ.

Таблица 3.4 – Результаты исследовании.

2

5

10

20

50

100

200

U,мВ

1000

920

240

66

12

3.2

0.9

К,дБл

60

59.27

47.6

36.39

21.6

10.1

-0.9

Частотные характеристики разработанного ИУ приведены на рис.3.9.

Рисунок 3.9 —. Логарифмическая амплитудно-частотные характеристики усилителя[22].

Поскольку использован ФНЧ второго порядка, спад АЧХ 40 децибел на декаду.

Вывод

В результате проделанной работы был спроектирован и изготовлен измерительный усилитель со следующими параметрами: коэффициент усиления усилителя регулируемым с большей чувствительностью до 1000,позволяеть установливать полосу пропусканию равной либо 5Гц либо 50Гц, уровень шумового напряжения усилителя приведенный к входу 14,17 нВ/√Гц.

Глава4. Экспериментальное исследование магнитного датчика

4.1 Исследование зависимость выходного напряжения ИУ от величиный магнитного поля

Целью эксперимента является проверка работоспособности макета инструментального усилителя при измерении слабого магнитного поля с датчиком.

Для измерение слабого магнитного поля выбралось датчик Холла.

Паспортные характеристики исследуемого датчика Холла:

Чувствительность 0,2 мВ /милиТесла.

Требуемые характеристики датчика:

Минимальное уровень магнитного поля 10 наноТесла ;

Максимальное уровень магнитного поля 20 Тесла;

Частота изменения магнитного поля не более 5 Гц;

Сопротивление датчика от 1 до 100кОм.

4.1.1 Исследование характеристик датчика при питании постоянным током п при постоянном магнитном поле

На рис.4.1. приведена структурная схема для исследования датчика Холла, принципиальная схема приведена нарис 3.4.

Рисунок.4.1. QUOTE Структурная схема исследования датчика Холла.: ДХ- датчик Холла;ФНЧ1-фильтр нижных частот 1-го порядка; ОУ- операционный усилитель; АФ-активный фильтр; РУ-регистрирующее устройство; ИП-источник питания.

Калибровка магнитного поля была сделана с помощью микротесламетра, измененние магнитного поля создавалось с перемешением эталонного магнита (рис.4.2.) относительно датчика Холла.

Рисунок.4.2. QUOTE Вид экспериментальной установки.

Результаты исследовании приведены на таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Результаты исследовании.

QUOTE В,мкТл

0

1

2

3

4

Uвых,мВ

42

43,2

44,35

45,3

46,4

Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля на входе датчика приведена на рис.4.3.

Рисунок.4.3 QUOTE Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля

Анализ полученных результатов исследования.

Результаты эксперимента при измерение постоянного магнитного поля с помощью датчик Холла приведены на рисунке 4.2. Из рисунка следует, что чувствительность датчика равна S=1.2 мВ/мкТл.

При отсутсвие внешного магнитного поля измеренная величина напряжения составила 42мВ, это величина примерно соответствует магному полю земли. Уровень шума Uшум=1,5мВ, при таком шуме расчетный порог обнаружения составляет 1,25 мкТл, предельный чувствительность Sпред. =1,43 мкТл.

4.1.2 Исследование характеристик датчика при питании постоянным током при переменном магнитном поле

При питании ДХ постоянным током при воздействии переменного магнитного поля происходит модуляция, на выходе датчика появляется переменная составляющая[23].

Измерение переменного магнитного поля при питания датчика Холла постоянным током позволяет заменить усилитель постоянного тока на усилитель переменного тока и ввести глубокую отрицательную обратную связь по постоянному току в ОУ. Это позволяет скомпенсировать постоянное магнитное поле. Принципиальная схема ИУ с внесенными изменениями приведена в приложении.

На рис.4.4 приведена структурная схема для исследования датчика Холла при переменном магнитном поле.

Рисунок.4.4 QUOTE Структурная схема для исследования датчика Холла:

ЭД-электромагнитный датчик; ДХ- датчик Холла; РУ-регистрирующее устройство; ИП-источник питания.

Переменное магнитное поле создавалось с помощью электромагнита, калибровка переменного магнитного поля было проводиласьо с помощью микротесламетра. В процессе измерения менялась величина напряжения питания и расстояние до датчика Холла (рис.4.5)

Рисунок.4.5 QUOTE Вид экспериментальной установки.

Питание электромагнитного датчика производилось электрическим сигналом от генератора, имеющим форму периодической последовательности прямоугольных импульсов. Частота следования импульсов F=10 Гц, амплитуда импульсов U=10В[23]. Питания датчика Холлы проводилось постоянным напряжением U=2В, коэффициент усиления ИУ Кус=500.

Результаты исследовании приведены на таблице 4.2.

Таблица 4.2 – Результаты исследовании.

QUOTE В,мкТл

6

10

30

60

Uвых,мВ

3.1

5.2

15

32

Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля на входе датчика приведена на рис.4.6.

Рисунок.4.6 QUOTE Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля.

Анализ полученных результатов исследования.

На рис.4.6 приведены результаты экспериментального исследовании зависимости чувствительности датчика Холла от магнитного поля. Уровень шумовой дорожки составляет на выходе ИУ Uшум=2мВ, при таком шуме расчетный порог обнаружения составляет

Sпорог =4мкТл, предельный чувствительность Sпред. =4,1 мкТл.

4.1.3 Исследование характеристик датчика при питании переменным током при постоянном магнитном поле

При питании ДХ импульсами при воздействии постоянного магнитного поля происходит модуляция выходного напряжения, что приводит к появлению на выходе датчика переменной составляющей. Электрическая схема ИУ приведена в приложения.

На рис.4.7 приведена структурная схема датчика Холла для исследования.

Рисунок.4.7 QUOTE Структурная схема исследования датчика Холла.: ДХ- датчик Холла;ФНЧ1-фильтр нижных частот 1-го порядка; ОУ- операционный усилитель; АФ-активный фильтр; РУ-регистрирующее устройство; ИП-источник питания,ИИП- импулсный источник питания.

Датчик Холла питается от ИИП током, имеющим во времени форму периодической последовательности прямоугольных импульсов. Частота следования импульсов F=10 Гц, их длительность QUOTE =1мс, скважность последовательности импульсов Q =100, амплитуда импульсов U=5В.Источники прямоугольных импульсов обеспечивают стабильные импульсы по амплитуде и длительности в широком диапазоне рабочих температур.

Калибровка магнитного поля была сделана с помощью микротесламетра, измененние магнитного поля создавалось с перемешением эталонного магнита (рис.4.2.) относительно датчика Холла

Результаты исследовании приведены на таблице 4.2.

Таблица 4.3 – Результаты исследовании.

QUOTE В,мкТл

0

1

2

3

4

Uвых,мВ

0

2,2

4,3

6,6

8,9

Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля на входе датчика приведена на рис.4.8.

Рисунок.4.8 QUOTE Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля.

Анализ полученных результатов исследования.

.Результаты исследовании показали , что при измерениях слабых постоянных магнитных полей применение импульсного питания датчика Холла позволяет достичь увеличению чувствительности и уменьшить порог чувствительности датчика Холлы[23]. Уровень шумового напряжении составляет Uшум=1,2мВ, , порог чувствительности составляет 0,55мкТл, предельный чувствительность Sпред. =0,75 мкТл. При измерении постоянного магнитного поля применение импульсного питания датчика Холла позволяет увеличить чувствительность датчика Холла 2 раз больше чем при питании датчика постоянного тока.

4.1.4 Исследование характеристик датчика при питании переменным током при переменном магнитном поле

Исследования проводиться при коэффициент усиления ИУ Кус=100 и Кус=1000.

На рис.4.9 приведена структурная схема для исследования чувствительности электромагнитного датчика.

Рисунок.4.9 QUOTE Структурная схема исследовании.

Измерение переменного магнитного поля было откалибровано с помощью микротесламетра, магнитное поле создавалось с помощью электромагнита.

На рис.4.10 показано установка экспериментальной исследовании.

Рисунок.4.10 QUOTE Вид экспериментальной установки.

Питание датчика производилось электрическим сигналом от генератора, имеющим форму периодической последовательности прямоугольных импульсов. Частота следования импульсов F=10 Гц, , амплитуда импульсов U=10В. Принципиальная схема ИУ приведена в приложения.

Электромагнитный датчик экранирован для защиты влияния внешних магнитных полей (рис.4.11).

Рисунок.4.11 QUOTE Вид электромагнитного датчика с экранировкой .

Исследования при коэффициент усиления ИУ Кус=100.

Результаты исследовании приведены на таблице 4.4.

Таблица 4.4 – Результаты исследовании.

QUOTE В,мкТл

0

1

2,5

6

10

Uвых,мВ

0

0,5

1,2

3

5

Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля на входе датчика приведена на рис.4.12.

Рисунок.4.12 QUOTE Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля.

Исследования при коэффициент усиления ИУ Кус=1000:

Результаты исследовании приведены на таблице 4.5.

Таблица 4.5 – Результаты исследовании.

QUOTE В,мкТл

0

1

2,5

6

10

Uвых,мВ

0

4,2

10,5

25,2

40

Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля на входе датчика приведена на рис.4.13.

Рисунок.4.13 QUOTE Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля.

Анализ полученных результатов исследования.

На рис.4.13 приведен результат экспериментального исследования Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля с помощью электромагнитного датчика от магнитного.Предельный чувствительность ЭД 500нТл, порог чувствительности составляет 450нТл. В результате можно сказать, что электромагнитный датчик более чувствителень чем датчик Холла.

Для сравнение результатов все полученные результаты приведены на талице 4.5.

Таблица 4.5 – Сравнение параметров датчика

Тип датчика

Питание ДХ

Вид магнитного поля

Крутизна характеристики датчика, В/мкТл

Порог обнаружения магнитного поля

Sпорог., мкТл

Ширина шумовой дорожки на выходе ИУ

Uшум, мВ

ДХ

Постоянным током

Постоянное

1,43

1,25

1,5

ДХ

Импульсным

током

Постоянное

0,75

0,55

1,2

ДХ

Постоянным током

Переменное

4,1

4

2

ЭД

Импульсным

током

Переменное

0,5

0,45

2

Заключение

Результатом диссертации является разработка и исследование прибора для измерения предельных чувствительностей датчиков слабых магнитных полей. При выполнения работы были решены следующие задачи:

Произведен анализ возможных вариантов построения прибора.

Разработан экспериментальный макет ИУ со следующими параметрами: коэффициент усиления усилителя регулируемым с большей чувствительностью до 1000,позволяеть установливать полосу пропусканию равной либо 5Гц либо 50Гц.

Разработана конструкция ИУ и топологии печатных плат в программной среде Sprint-Layout 5.0 R;

Были рассчитаны основные характеристики; изготовлен и настроен ИУ

Исследованы характеристики ИУ на соответствие требованиям задания: (коэффициент усиления усилителя и АЧХ активного фильтра);

Разработана методика определения чувствительностей и предельных порогов обнаружения датчиков при переменных и постоянных слабых магнитных полях.

Получены результаты исследования предельных чувствительностей датчиков слабых магнитных полей.

Список литературы

Пастушенкова А.Г. Измерительный преобразователи. Часть 1. Учебное пособие. Тверь: Тверской гос. ун-т, 2001, - 95.

Бараночников М.Л.Б24 Микромагнитоэлектроника. Т. 1. – М: ДМК Пресс, 2001. – 544 с. ил. (Серия«Учебник»)Электронная версия 373 с.

Н.Б. Сабыров, Б.И. Авдоченко. Инструментальный усилитель для исследования магнитных датчиков // Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 13–15 мая 2015 г. – Томск: В-Спектр, 2015: В 5 частях. – Ч. 1. – 360 с. ISBN 978-5-91191-284-0 (Ч. 1) c44-47.

Пейтон А.Дж., Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях. М.: БИНОМ, 1994. 352 с.

Достал И. Операционные усилители: Пер. с англ. М.: Мир, 1982. 512 с.

Мамий А.Р., Тлячев В.Б. М 18 Операционные усилители. − Майкоп: АГУ, 2005. − 192 с

Операционные усилит [Электронный ресурс]: :web-local.rudn.ru

Аналоговые интегральные микросхемы. [Электронный ресурс]: http://bourabai.ru/

А.А. Бомбизов, ассистент каф. КУДР, аспирант каф. ТОР. Адаптация инструментального усилителя для измерения в различных средах. Проект ГПО РЭТЭМ – 0901. Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 4–7 мая 2010 г.

Баранов П.Ф. Анализ синфазного сигнала в инструментальных усилителях.

XIХ Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ» Секция 2: Приборстраение. 2013г.с123-124.

Схемотехника измерительных устройств .М.Г. Захаров. 2011г.с 10-13.

Измерительные усилители.[ Электронный ресурс]: http://lms.tpu.ru/

Сиротский А.А. Прецизионный инструментальный усилитель постоянного тока.65- Международная научно-практическая конференция. Книга 3. 2009г., 191 с.с141-145.

Инструментальный усилитель с низким шумом. .[ Электронный ресурс]: http://www.analog.com.

Аналоговые измерительные устройства Сост. Д. В. Миляев – Томск: Изд. ТПУ, 2008. – 92с.

Предупреждение частых ошибок при разработке схем с усилителями.[ Электронный ресурс]: meet.dstu.ru/files/sbornik2/12.doc.

Губа А.А. Особенности применения инструментальных усилителей. .[ Электронный ресурс]: meet.dstu.ru/files/article_8.doc.

Analog Devices, Inc. AN-280 Application Note Mixed Signal Circuit Techniques.

Инструментальный усилитель с низким шумом. .[ Электронный ресурс]: http://www.analog.com.

Абрамов О.К. О внутренних и внешних источниках погрешностей средств измерений. ISSN 1995-4565. Вестник РГРТУ. Вып. 21. Рязань, 2007.

Абрамов О.К. Физические основы измерений./Рязан. гос. радиотехн. акад.- Рязань, 2004.- 64 с.

Электронные приборы и устройства : учеб.-метод. комплекс / сост.общ. ред. С. Н. Абраменко. В 2 ч. Ч. 1. – Новополоцк : ПГУ, 2008. – 360 с

В.В. Панин, Б.М. Степанов. Практическая магнитометрия.1978. –4-106 с

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Диссертация направление «Радиотехника». Системы и устройства передачи, приема и обработки сигналов. Основные характеристики усилителя. Измерения основных параметров инструментального усилителя.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Проведение сестринского ухода в педиатрии. Сохранение здоровья детей

Банк тестовых заданий для подготовки к экзамену «Проведение сестринского ухода в педиатрии» Раздел «Сохранение здоровья детей»

Обучение чтению. 1 класс

Тема урока Вид и форма урока Колич.часов Дата Контроль Планируемые результаты (в соответствии с ФГОС)универсальные учебные действия (УУД)личностные результаты

Лучевая анатомия сердца

Лучевая диагностика патологических изменений сердца. Сердце и магистральные сосуды.

Организационный процесс

Уровни современного научного знания и их взаимосвязь

Эмпирический уровень. Образование как проекция науки. Диалектический материализм Эмпирические и теоретические исследования

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok