Zewo-drift anplifikatè: Koulye a, fasil yo sèvi ak nan sikwi segondè Precision

Yon anplifikatè zewo-flote, kòm non an sijere, se yon anplifikatè ak flote vòltaj konpanse trè pre zewo. Li itilize oto-zewo oswa koupe teknoloji, oswa yon konbinezon de tou de, kontinyèlman pwòp tèt ou-kòrèk pou erè dc sou tan ak tanperati. Sa a pèmèt anplifikatè a reyalize konpansasyon microvolt-nivo ak trè ba konpanse flote. Se poutèt sa, li inikman adapte yo dwe itilize nan sikwi kondisyone siyal ak benefis segondè ak pèfòmans presizyon. Pou egzanp, yon Capteur (tankou yon tanperati, presyon, oswa Capteur selil chaj) tipikman pwodui yon vòltaj pwodiksyon nivo ki ba yo e pakonsekan mande pou yon anplifikatè anplifye pwodiksyon li yo san yo pa entwodwi erè adisyonèl. Zewo-drift anplifikatè, ki fèt pou ultralow konpanse vòltaj ak drift, segondè komen-mòd rejè, segondè rejè ekipman pou pouvwa, ak redwi 1 / f bri, se yon chwa ideyal reyalize yon wo nivo de rezolisyon nan yon aplikasyon sistèm mande, tankou kèk, ak yon sik lavi pwodwi long. Achitèk Debaz nan yon Zewo-drift Anplifikatè Figi 1 montre dyagram nan sikwi nan yon anplifikatè elikoptè debaz nan konfigirasyon genyen inite. Dc genyen chemen an konsiste de yon opinyon koupe rezo switch (CHOPIN), yon premye transkonduktans anplifikatè (Gm1), yon pwodiksyon koupe koupe rezo (CHOPOUT), yon dezyèm transkonduktans anplifikatè (Gm2) ak frekans konpansasyon kondansateur (C1 ak C2). CHOP ak CHOP 'yo kontwole pa yon dèlko revèy ak fonksyon yo korije vle anplifikatè dc konpanse vòltaj (VOS). Figi 2 montre dyagram nan distribisyon ki asosye ak vòltaj pwodiksyon espere (VOUT). Lè siyal revèy CHOP la wo (Yon faz), D 'diferans anplifikatè Gm1 a ak pwodiksyon yo konekte ak chemen siyal la ki pa gen okenn entèrvèrsyon. Sa lakòz yon vòltaj pwodiksyon pozitif, VOUT, akòz prezans VOS. Lè siyal revèy CHOP la wo (faz B), opinyon ak pwodiksyon Gm1 yo konekte ak chemen siyal la ak envèrsyon, sa ki lakòz yon vòltaj pwodiksyon negatif akòz VOS. Tansyon yo pwodiksyon pozitif ak negatif soti nan Gm1 rezilta nan yon vòltaj pwodiksyon egal a ± VOS. Sa a konsèp koupe nan domèn nan tan se menm jan ak modulation nan domèn nan frekans. Nan lòt mo, vòltaj la konpanse nan Gm1 se moute-modulation pa CHOPOUT frekans nan koupe. Nan lòt men an, siyal la opinyon koupe de fwa pa CHOPIN ak CHOPOUT. Sa a ekivalan a siyal la opinyon ke yo te moute-modulation ak Lè sa a, desann-modulation nan frekans orijinal li yo. Pakonsekan, siyal la opinyon vin nan pwodiksyon an ki pa gen okenn entèrvèrsyon. Tansyon yo pozitif ak negatif pwodiksyon (± VOS) soti nan Gm1 parèt tankou rid vòltaj nan VOUT (Figi 2). Anplis de sa, revèy yo CHOP ak CHOP 'yo makonnen ak broch yo opinyon diferans nan kapasite parazit ki asosye ak switch yo. Lè revèy yo chanje eta, chaj yo sou fòm piki nan broch yo opinyon diferans. Sa yo piki chaj yo tradwi nan pepen vòltaj pwodiksyon atravè enpedans yo sous opinyon fini. Mayitid la ak fòm nan pepen yo depann sou kantite lajan an ak matche nan enpedans yo sous opinyon ak piki yo chaj nan broch yo opinyon diferansye. Sa yo ondilasyon pwodiksyon ak pepen prezante oblije chanje zafè ki parèt kòm ogmantasyon nan spectre bri nan frekans nan koupe ak frekans nonb antye relatif li yo miltip. Epitou, grandè ak frekans nan zafè yo chanje diferan pou chak anplifikatè zewo-drift ak soti nan inite nan inite. Nan atik sa a, tèm nan koupe ak chanje frekans yo te itilize interchangeable. Figi 1. Koupe achitekti. Figi 2. Koupe dyagram distribisyon. Chanje zafè jan yo montre sou yon Fèy Done Tradisyonèlman, anplifikatè zewo-drift gen jistis gwo bande bande ak frekans ki ba oblije chanje, sòti nan yon kilohertz kèk nan yon dizèn kèk nan kilohertz. Sa limite itilizasyon yo dc ak sub-100 Hz aplikasyon pou ke frekans nan oblije chanje soti nan Pleasant siyal la nan enterè yo. Pou aplikasyon ki mande gwo presizyon ak flote ki ba nan yon Pleasant pi wo, li enpòtan yo sèvi ak yon anplifikatè zewo-flote ak pi wo frekans oblije chanje. Kòm yon kesyon de reyalite, se frekans lan oblije chanje pafwa tankou figi a nan merit pou anplifikatè zewo-flote. Avèk achitekti konsepsyon avanse, plus anplifikatè zewo-drift yo fèt yo gen pi piti zafè oblije chanje nan pi wo frekans. Pou egzanp, nan adisyon a koupe vòltaj la konpanse nan 4.8 Megaèrts, ADA4522-2 a, yon vòltaj segondè, doub, zewo-drift anplifikatè, sèvi ak yon konpanse patante ak koripsyon sikwi bouk sikwi pou misyon pou minimize zafè oblije chanje. Bouk la koreksyon opere nan 800 kHz ak fonksyon anile soti vòltaj la konpanse, ± VOS (jan yo montre nan Figi 2). Diminye ± VOS a 1% nan valè orijinal li bay yon amelyorasyon 40 dB nan asosyasyon an oblije chanje. Sa diminye efò concepteur sistèm lan pou reyalize presizyon nivo sistèm vize a. Fason ki pi fasil yo detekte asosye a oblije chanje se pa obsève vòltaj spectre dansite bri anplifikatè an. Figi 3 montre opinyon an refere vòltaj dansite bri graf nan ADA4522-2 la. Remake byen ke Chèn B montre yon ogmantasyon nan spectre bri nan frekans oblije chanje li yo nan 800 kHz. Ogmantasyon sa a nan spectre bri, jan sa dekri nan pati nan pi bonè nan atik sa a, se byproduct nan enkonvenyans nan piki chaj. Depi dezakò a se pati-a-pati ak chanèl-a-chanèl depandan, grandè a nan Spikes bri yo diferan epi yo pa tout inite montre Spike a bri. Kòm yon egzanp, Chèn A nan menm inite a pa montre okenn Spikes bri nan frekans nan chanje nan 800 kHz. Frekans yo oblije chanje ta ka diferan tou jiska yon faktè de 10% a 20% soti nan inite a inite akòz varyasyon an sou-chip revèy osilateur frekans. Figi 3. ADA4522-2 dansite bri vòltaj. Konparezon bri ant diferan zewo-drift anplifikatè Figi 4 montre opinyon an refere vòltaj bri dansite nan twa diferan dirijan kwen segondè vòltaj zewo-drift anplifikatè. Remake byen ke tout twa anplifikatè zewo-drift teste egzibisyon kèk sòt de oblije chanje zafè. Gen kèk nan zafè yo chanje tou repete nan frekans nonb antye relatif li yo miltip. Sa yo zafè oblije chanje ta ka enpòtan epi yo ka prezante erè nan yon konsepsyon sikwi. Pakonsekan, li enpòtan yo konprann enpak yo sou yon sikwi ak jwenn fason yo bese efè a. Si anplifikatè a gen yon frekans fèmen-bouk ki pi wo pase frekans lan oblije chanje, yo pral ogmantasyon sa a nan spectre bri dwe entegre atravè tout lajè a epi yo dwe reflete nan pwodiksyon an. Se pa sèlman sa, sa a pral opinyon-refere vòltaj bri dwe pran moute pa genyen an bri anplifikatè. Pou egzanp, sipoze ke anplifikatè a configuré nan yon genyen nan 100, pwodiksyon an efikas refere vòltaj dansite bri ta ogmante tou pa yon faktè de 100. Figi 4. Dansite bri vòltaj nan diferan anplifikatè zewo-flote. Figi 5. Entegre bri vòltaj pwodiksyon. Total bri RM ki entegre nan pwodiksyon yon anplifikatè depann de la anplifikatè a. Sòti vòltaj bri woule koupe ak Pleasant la ki disponib; Se poutèt sa, ki pi wo a genyen an oswa ki pi wo a Pleasant la, ki pi wo a anplitid la nan bri a anplifikatè pwodiksyon an. Figi 5 montre yon graf bri pwodiksyon vòltaj entegre vs. frekans. Sa a se yon graf itil pou konprann total bri entegre ki gen rapò ak yon frekans. Kòm yon egzanp, si Pleasant anplifikatè a limite a sa sèlman 100 kHz pa vle di nan filtraj, bri pwodiksyon total akòz bri nan vòltaj nannan anplifikatè ka li nan graf la epi yo pral jan sa a: Tablo 1. Sòti Entegre Integrated Bri Anplifikatè Sòti bri (µV rms) Peak-to-Peak Sòti bri (µV pp) ADA4522-2 1.91 12.61 Anplifikatè A 3.33 21.98 Anplifikatè B 6.40 42.24 Sèvi ak yon miltiplikatè komen (yo rele faktè krèt) konvèti rms vòltaj nan pik- to-peak vòltaj, yo montre yon estimasyon bri pik-a-pik nan twazyèm kolòn nan tablo 1. Nan yon sistèm 5 V, ADA4522-2 ta bay 18.6 Bits nan pik-a-pik rezolisyon, Lè nou konsidere ke Anplifikatè B bay 16.8 Bits nan pik-a-pik rezolisyon. Èske w gen yon pi ba total pwodiksyon bri toujou dezirab jan li ogmante rapò a siyal-a-bri ak pèmèt yon rezolisyon ki pi wo nan tout sistèm lan. Yon lòt bagay enteresan sonje sou Figi 5 se ke bri a entegre ogmante ak yon fonksyon etap-tankou nan frekans yo Spike bri. Spikes yo bri (ak enèji bri ogmante), kwake etwat, ajoute siyifikativman nan pwodiksyon total bri entegre. Oblije chanje zafè nan domèn tan Souvan fwa, zafè yo oblije chanje ka byen klè wè nan spectre dansite vòltaj bri nan domèn frekans lan. Pou konprann konpòtman an ki baze sou tan nan asosye a oblije chanje, yon moun ka configured anplifikatè a nan yon konfigirasyon tanpon ak PIN la noninversing chita ak dirèkteman kontwole pwodiksyon an ak yon osiloskop. Figi 6 montre pwodiksyon tipik de anplifikatè zewo-drift. Remake byen ke anplifikatè A montre Spikes pwodiksyon vòltaj nan anplitid divès kalite. Spikes yo repete tèt yo chak 0.66 µs Sa a matche ak Spikes yo bri ke yo wè nan 1.51 MHz nan Figi 4. Nan lòt men an, ADA4522-2 a pa montre okenn asosye oblije chanje nan domèn nan tan (ble graf). Nan lòt mo, Spikes yo bri ki egziste yo anba etaj la bri nan sistèm nan mezi epi yo pa ka detekte. Sa a pèmèt konsèpteur yo sèvi ak ADA4522-2 a nan aplikasyon tankou kondwi yon ADC avèk konfyans ke Spikes bri pa pral yon pwoblèm. Figi 6. Sòti vòltaj bri nan domèn nan tan. Filtè pou bese oblije chanje Figi 7. Zewo-drift anplifikatè ak konfigirasyon filtre. Figi 8. Dansite bri vòltaj nan yon anplifikatè inite-genyen zewo-flote ak filtre pòs. Pou diminye enpak zafè yo oblije chanje, gen yon koup nan metòd ki ka aplike. Metòd sa yo finalman mennen nan limite Pleasant anplifikatè a tankou ke li se mwens pase frekans nan oblije chanje. Sèvi ak yon filtre se yon fason efikas siprime Spikes yo bri. Konsepsyon ki pi fasil la se mete yon rezo rezistans-kondansateur nan pwodiksyon an anplifikatè yo kreye yon filtre pas ki ba (Figi 7A). Figi 8 montre dansite bri vòltaj la nan yon anplifikatè zewo-drift ak yon filtre pòs ki fèt nan youn oubyen de deseni anba a frekans nan chanje. Spike bri a nan 800 kHz diminye soti nan 36 nV / √Hz (pa gen okenn filtre pòs) a 4.1 nV / √Hz (pòs filtre nan 80 kHz), ki se anba a frekans ki ba anplifikatè a bande nivo bri. Avèk yon filtre pòs pozisyone de deseni anba a frekans nan oblije chanje (pòs filtre a 8 kHz), Spike nan bri se pa vizib ankò ak ADA4522-2 a sanble ak nenpòt ki lòt anplifikatè tradisyonèl yo. Gen kèk aplikasyon ki pa ta ka tolere gen yon rezo RC nan pwodiksyon an nan anplifikatè a. Anplifikatè pwodiksyon aktyèl ap koule tankou dlo nan rezistans filtre a kreye yon konpanse vòltaj ki entwodui pwodiksyon erè. Nan ka sa a, yon moun ka patisipe nan filtre Spikes yo bri pa mete yon kondansateur fidbak atravè bouk la fidbak (Figi 7 (b)). Figi 9 montre dansite vòltaj pwodiksyon vòltaj yon anplifikatè ki configuré nan genyen 10 ki pa gen filtraj vs. gen yon filtè pòs oswa yon filtè fidbak pozisyone yon dekad anba a frekans nan oblije chanje. Konfigirasyon filtre pòs la pi efikas kòm yon filtre pasab pase kondansateur fidbak la. Figi 9. Oblije chanje zafè diminye ak filtè. Sèvi ak anplifikatè Zewo-drift nan konte genyen segondè Ede yon anpil nan konsèpteur yo te itilize anplifikatè zewo-drift, men yo pa te obsève nenpòt zafè oblije chanje nan sistèm yo. Youn nan rezon ta ka akòz konfigirasyon an nan anplifikatè a. Zewo-flote anplifikatè gen flote ki ba ak konpanse, epi yo pi souvan itilize siyal kondisyon yon siyal ki ba anplitid capteur nivo nan yon konfigirasyon genyen segondè nan, pou egzanp, yon genyen nan 100 a 1000. Sèvi ak anplifikatè a nan yon konfigirasyon genyen segondè gen efè a menm jan ak mete yon filtè ba-pas sou anplifikatè a. Kòm ogmante ogmante, Pleasant diminye. Figi 10 montre kouman li te gen yon konfigirasyon gwo benefis diminye efè a oblije chanje. Avèk yon genyen fèmen-bouk nan 100, asosye a oblije chanje ka diman ka wè sou simityè yo bri. Figi 10. Anplifikatè bandwidth woule-off ak genyen. Benefis yo nan ADA4522-2 kòm yon zewo-drift anplifikatè Analog Devices 'dernye zewo-drift anplifikatè operasyonèl yo, ADA4522-2 a, anplwaye yon topoloji sikwi patante ak inovatè reyalize yon frekans segondè oblije chanje ak pou misyon pou minimize zafè yo chanje an konparezon ak li yo. predesesè yo. Avèk yon Pleasant inite-genyen nan 3 megaèrts ak yon frekans oblije chanje nan 800 kHz ak 4.8 megaèrts, yon konfigirasyon genyen nan 40 se ase yo filtre zafè yo oblije chanje, ak elimine bezwen pou ekstèn pasaj ki ba-filtraj. Li ba konpanse vòltaj flote nan 22 nV / ° C maksimòm, bri ki ba nan 5.8 nV / √Hz (genyen nan 100 konfigirasyon), ki ba opinyon patipri aktyèl nan 150 pA maksimòm, segondè rejè komen-mòd, ak rejè ekipman pou pouvwa fè li yon chwa ideyal pou aplikasyon pou presizyon tankou echèl peze, kèk aktyèl, Capteur tanperati devan bout, selil chaj ak transducteurs pon, ak anpil plis aplikasyon flote-kritik. Konklizyon anplifikatè Zewo-drift prezante vòltaj trè ba konpanse ak flote epi yo se yon chwa ideyal pou aplikasyon ki mande anplifikasyon presizyon nan siyal ki ba-nivo. Isit la yo se yon koup la Sur lè w ap itilize yon sèl. Tout anplifikatè zewo-drift montre kèk sòt de chanje zafè ak sa a ka pi souvan detekte nan simityè yo dansite bri vòltaj. Gwosè a nan asosye a chanje diferan de inite a inite. Frekans nan oblije chanje ta ka diferan de inite a inite jiska yon faktè de 20%. Oblije chanje zafè ka detekte nan frekans lan ak domèn nan tan. Tou depan de aplikasyon an, yo te kapab prezante erè. Zewo-drift anplifikatè yo souvan itilize nan yon konfigirasyon genyen segondè, kote se Pleasant redwi e konsa anpil fwa, oblije chanje zafè pa poze yon pwoblèm. Li enpòtan pou bese zafè yo chanje pou diminye kantite erè pwodiksyon an. Aplike yon filtè ki ba-pas (RC pòs filtre oswa fidbak kondansateur) woule nan Pleasant anplifikatè a anvan frekans nan chanje siprime zafè yo. Yon frekans segondè oblije senplifye kondisyon filtre pou yon lajè, itil, ak asosye-gratis Pleasant.

Kite yon mesaj 

mesaj Lis