- •РАЗДЕЛ 1: Введение
- •РАЗДЕЛ 2: Мостовые схемы
- •Конфигурации мостов
- •Усиление и линеаризация выходных сигналов мостов
- •Управление мостами
- •Литература
- •РАЗДЕЛ 3: Усилители для нормирования сигналов
- •Характеристики прецизионных операционных усилителей
- •Входное напряжение смещения
- •Модели для входного напряжения смещения и входного тока
- •Нелинейность разомкнутого коэффициента передачи по постоянному току
- •Шум операционного усилителя
- •Ослабление синфазного сигнала и влияния источника питания
- •Анализ бюджета ошибок усилителя на постоянном токе
- •Операционные усилители с однополярным питанием
- •Входные каскады однополярных операционных усилителей
- •Технология производства ОУ
- •Инструментальные усилители
- •Схемы инструментальных усилителей
- •Источники ошибок инструментального усилителя по постоянному току
- •Источники шумов инструментального усилителя
- •Анализ бюджета ошибок ИУ с мостовым датчиком
- •Таблицы разрешения различных измерительных усилителей
- •Защита входов ИУ от выбросов напряжения
- •Усилители, стабилизированные прерыванием
- •Изолированные усилители
- •Литература
- •РАЗДЕЛ 4: Измерение деформации, силы, давления и потока
- •Тензометрические датчики
- •Цепи нормирования сигналов с измерительных мостов
- •Литература
- •РАЗДЕЛ 5: Датчики с высоким импедансом
- •Предусилитель для фотодиода
- •Рассмотрение напряжения смещения предусилителя и его дрейфа
- •Термоэлектрические потенциалы как источник входного напряжения смещения
- •Разработка предусилителя по переменному току, его полоса и стабильность
- •Анализ шумов предусилителя фотодиода
- •Шум входного напряжения
- •Тепловой (Джонсоновский) шум входного резистора R1
- •Шум входного тока прямого (неинверсного) входа
- •Тепловой (Джонсоновский) шум резистора в цепи прямого (неинверсного) входа
- •Резюме по шумовой работе схемы с фотодиодом
- •Уменьшение шума при использовании выходного фильтра
- •Резюме по работе схемы
- •Компромиссные решения
- •Компенсация в высокоскоростном фотодиодном I/V конверторе
- •Выбор ОУ для широкополосного фотодиодного ПТН
- •Конструирование высокоскоростного предусилителя фотодиода
- •Анализ шума быстрого предусилителя фотодиода
- •Высокоимпедансные датчики с зарядом на выходе
- •Схема низкошумящего зарядового усилителя
- •Шумопеленгаторы
- •Буферный усилитель для рН пробника
- •CCD/CIS обработка изображений
- •Литература
- •Линейные дифференциальные трансформаторы
- •Оптические кодировщики
- •Сельсины и синус-косинусные вращающиеся трансформаторы
- •Индуктосины
- •Векторное управление индукционным двигателем переменного тока
- •Акселерометры
- •Литература
- •РАЗДЕЛ 7: Датчики температуры
- •Работа термопар и компенсация холодного спая
- •Термисторы
- •Температурный мониторинг микропроцессоров
- •Литература
- •РАЗДЕЛ 8: АЦП для нормирования сигнала
- •АЦП последовательного приближения
- •АЦП последовательного приближения с мультиплексируемыми входами
- •Законченные системы сбора данных на одном кристалле
- •Литература
- •РАЗДЕЛ 9: Интеллектуальные датчики
- •Токовая петля контроля 4-20 мА
- •Подключение датчиков к сетям
- •Литература
- •РАЗДЕЛ 10: Методы конструирования аппаратуры
- •Ошибки в системах высокой точности, связанные с резисторами и паразитными термопарами
- •Выполнение заземления в системах со смешанными сигналами
- •Шины земли и питания
- •Двухсторонние и многослойные печатные платы
- •Многоплатные системы со смешанными сигналами
- •Разделение аналоговой и цифровой земли
- •Выполнение заземления и развязки в ИС со смешанными сигналами
- •Тщательное рассмотрение цифровых выходов АЦП
- •Рассмотрение тактового генератора выборок
- •Эксперименты с коммутационным стабилизатором
- •Локальная высокочастотная фильтрация напряжения источника питания
- •Фильтрация силовых (сетевых) линий переменного тока
- •Предотвращение выпрямления радиочастотных помех
- •Работа с высокоскоростной логикой
- •Обзор концепций экранирования
- •Общие точки на кабелях и экранах
- •Методы изоляции цифровых сигналов
- •Защита от перегрузки по напряжению
- •Защита от перегрузки по напряжению с использованием канальных устройств защиты КМОП-типа
- •Электростатический разряд
- •Электростатические модели и тестирование
- •Литература
РАЗДЕЛ 3: Усилители для нормирования сигналов
Инструментальные усилители, специально разработанные для однополярного питания, приведены на Рис.3.44. Следует заметить, что хотя спецификации на рисунке приводятся для одного +5 В питания, все усилители способны работать с одно- и биполярным питанием, что описано в технических спецификациях на устройства. Инструментальные усилители AD623/627 могут работать с однополярным +3 В питанием.
|
Точность |
Нелинейность |
VOS, |
|
VOS, |
ОСС |
0.1 .. 10 Гц |
Ток |
|
усиления |
усиления |
[макс.] |
|
ТС |
[мин.] |
р-р шум |
питания |
AD623B |
0.5% / R |
50 ppm |
100 мкВ |
|
1 мкВ/°С |
105 дБ |
1.5 мкВ |
575 мкА |
AD627B |
0.35% / R |
10 ppm |
75 мкВ |
|
1 мкВ/°С |
85 дБ |
1.5 мкВ |
85 мкА |
AMP04E |
0.4% / R |
250 ppm |
150 мкВ |
|
3 мкВ/°С |
90 дБ |
0.7 мкВ |
290 мкА |
AD626B1 |
0.6% / P |
200 ppm |
2.5 мВ |
|
6 мкВ/°С |
80 дБ |
2 мкВ |
700 мкА |
/P – |
программируются через вывод |
|
1 дифференциальный усилитель G = 100 |
|||||
/R – программируются через резистор |
|
|
|
|
|
Рис.3.44. ИУ однополярного питания: данные для VS = +5В, G = 1000
Защита входов ИУ от выбросов напряжения
Являясь интерфейсными усилителями в системах сбора данных, инструментальные усилители часто подвергаются перегрузкам входными напряжениями, т.е. напряжениями, превышающими динамический диапазон устройств при заданном усилении. Предел по «абсолютному максимуму» на входе, указываемый изготовителем, должен строго соблюдаться. Как и в случае операционных усилителей, абсолютный максимум входного напряжения многих инструментальных усилителей равен ±VS (питанию). Если необходимо, для предотвращения перегрузки используются последовательные резисторы
ификсирующие диоды Шоттки (для ограничения тока). Некоторые инструментальные усилители содержат встроенные цепи защиты в виде последовательных (тонкопленочных) резисторов или последовательных защитных полевых транзисторов (FET). Инструментальные усилители типа AMP02 и AD524 используют последовательные цепи защиты на FET транзисторах, имеющих низкий импеданс при нормальных условиях
ивысокий при перегрузках.
Для ограничения максимального дифференциального входного напряжения может потребоваться установка на входах инструментального усилителя подавителей напряжения (Transient Voltage Suppresser - TVS). Это особенно полезно в случае инструментального усилителя на трех операционных усилителях, имеющих при высоком усилении малые величины RG. Более детально вопрос обсуждается в Разделе 10.
|
|
+VS |
|
RLIMIT |
|
|
+ |
|
ВХОДЫ |
ИУ |
ВЫХОД |
RLIMIT
–
–VS
Рис.3.45. Рассмотрение входной перегрузки по напряжению для ИУ.
©АВТЭКС Санкт-Петербург (812) 567-7202, http://www.autexspb.da.ru, E-mail: autex@newmail.ru Автор перевода: Горшков Б.Л.
3-39