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仪器放大器设计中常见基本问题的解决办法

来源:www.jechun.com 时间:2021-09-04 11:32:58 点击:

[文章前言]:程师通过仪器能够查看和了解不同的电子或机械的运行情况。这些设备通过获取、分析数据,使工程师可以监视和控制机械并进行所有必要的更正。

        程师通过仪器能够查看和了解不同的电子或机械的运行情况。这些设备通过获取、分析数据,使工程师可以监视和控制机械并进行所有必要的更正。在测试或原型制作期间,仪器可以改善电路,从而可以创建新的更好的设计。 

     

        由于需要具有广泛的更功能强大的仪器来应对各种应用程序提出的挑战,因此本文将着眼于一个关键设计组件:仪表放大器。
        不同的市场期望从一种工具获得不同的特征:军事市场由可靠性驱动;消费市场是成本驱动的;医疗市场安全驱动;汽车市场是以上所有因素的结合。尽管如此,仍然有必要指出,为满足未来需求而设计的新工具通常必须具有以下一项或多项特征:
        速度更快。现代仪器的一个挑战是无损失地收集大量信号,同时有效地高速提取这些信号中编码的信息。更快的测量速度也意味着必须有足够的空间来累积在内存中收集的数据。这里最重要的规范之一是采样率,它与设备的ADC采样信号的速度有关。
较小的尺寸。仪器仪表市场的新兴趋势之一是设备的小型化。越来越多的功能被设计成越来越小的设计,并且没有测量精度的损失。对于用于实验室工作台测试的高通道数平台,需要更小的外形尺寸。小型化仪器更容易嵌入到大型工业系统中。为医疗应用而设计的仪器必须很小,以减小患者佩戴设备的物理尺寸和重量。
        降低功耗。在不消除功能或不增加放大器需求的情况下,与新设备相比,新设备有望降低功耗。
        对噪声和物理或电干扰的抵抗力更大。要求仪器在可能存在噪音,振动和物理冲击的环境中运行的操作要求,对设计人员构成了挑战。在工业应用中,模拟量输入模块通常必须从处于极端温度和湿度甚至可能具有腐蚀性或爆炸性化学物质特征的恶劣环境中的远程传感器获取并处理信号。如今,便携式仪器几乎必须具有连接网络的用户界面(UI)的要求,因此也很可能要承受占空比的变化,其中包括温度极限以及湿度和物理应力。
        提高系统可靠性并减少维护停机时间。系统可靠性是最重要的,因为由于设备故障而造成的停机成本可能很高。例如,在海上作业的钻机上的电子组件发生故障,可能需要一天以上的时间才能取回和更换,在此期间,它会阻止昂贵的深水钻机的运行。
        最小的转换错误。一个例子是低量化噪声。ADC的模拟输入是具有无限可能状态的连续信号,而其数字输出是具有离散状态的离散函数,其状态取决于设备的分辨率。在从模拟到数字的转换中,由输入上的不同电压表示的部分模拟信号可以由输出上的相同数字代码表示。结果,一些信息丢失并且失真已经引入到信号中,这称为量化噪声。
        更高的精度和足够的带宽。准确度定义为对仪器忠实指示被测信号值的能力的度量。带宽描述了输入信号可以以最小幅度损失通过模拟前端的频率范围。

 

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