Схемотехника усилителей заряда
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Балтийский Государственный Технический
Университет им. Устинова Д.Ф. Военмех
Контрольная работа
по теме Схемотехника усилителей заряда
Санкт-Петербург
Оглавление
Введение
. Усилители заряда MIC-017-V2 и MIC-017-V4
.1 Технические характеристики
.2 Структурная схема
. Измерительные цепи пьезоэлектрических преобразователей
Выводы
Список используемой литературы
Введение
Методы регистрации скоростей и амплитуд механических воздействий постоянно совершенствуются. Важной частью любой измерительной системы являются датчики, выходные значения которых нужно преобразовывать в сигнал для дальнейшего анализа. Для этого используются датчики со встроенными усилителями заряда или внешние усилители заряда.
Например, сигналы датчиков вибрации нужно преобразовывать в напряжение с помощью усилителя заряда.
Усилители - преобразователи заряда представляют собой многоканальные устройства для преобразования входных динамических сигналов от датчиков в виде заряда в выходное напряжение, а также для усиления и фильтрации выходных сигналов. [1]
Такие усилители могут применяться для работы с пьезоэлектрическими датчиками с выходами по заряду, а также с пьезоэлектрическими датчиками со встроенной электроникой типа ICP с выходом по напряжению.
Пьезоэлектрический датчик - это измерительный преобразователь, действие которого основано на использовании пьезоэлектрического эффекта.[2] Такие датчики нужны для регистрации механических колебаний, генерируемых узлами различных механизмов. Они обладают высокой точностью измерения.
Сигнал пьезоэлектрического датчика в виде электрического заряда, пропорционально виброускорению входного сигнала, поступает на вход усилителя заряда, который осуществляет преобразование заряда в пропорциональную величину напряжения. [2]
Рис. 1 - Эквивалентная схема усилителя заряда
В общем случае усилитель заряда представляет собой операционный усилитель, охваченный емкостной обратной связью (рис. 1) [3]
При подключении усилителя заряда к первичному преобразователю, вырабатывающему заряд, к входу усилителя подключаются также емкость соединительного кабеля (Ск), первичного преобразователя (Сд), паразитная входная емкость (Сп). Амплитуда входного сигнала изменяется в широком диапазоне, необходима подстройка измерительного канала.
В некоторых схемах коэффициент усиления усилителя заряда может регулироваться микроконтроллером так, чтобы обеспечить необходимый динамический диапазон, не допуская при этом перегрузки по входному каналу. Превышение сигналом динамического диапазона (рис. 2,а) приводит к искажению формы сигнала и потерям информации. А с помощью коэффициента усиления входной сигнал формируется так, что занимает весь динамический диапазон измерительного канала, при этом сохраняя форму сигнала. [3] (рис. 2,б)
1. Усилители заряда MIC-017-V2 и MIC-017-V4
Рассмотрим работу данных усилителей. Их функциональные модули состоят из отдельных печатных плат, которые электрически соединены при помощи объединительной платы и установлены в корпусе. Корпус усилителей сделан из алюминиевого сплава и кожуха, передней и задней панелей, которые крепятся к кожуху при помощи винтов. Вид на заднюю панель усилителя приведен на рисунке 4. На задней панели усилителя расположены входные (1) и выходные (2) разъемы каналов, разъем питания (5), разъемы интерфейсов USB (4) и RS-485 (5), клемма заземления (7), серийный номер (3) усилителя. [1]
Рис. 3 Рис. 4
1.1 Технические характеристики
Количество каналов2 (MIC-017-V2); 4 (MIC-017-V4)Режим работы канала по входу (тип входа)Дифференциальный (вход по заряду); Недифференциальный (вход по заряду); ICP (вход по напряжению)Коэффициент преобразования (усиление) канала в режиме работы входа по заряду,003162 мВ/пКл (-50 дБ) 0,01 мВ/пКл (-40 дБ); 0,03162 мВ/пКл (-30 дБ) 0,1 мВ/пКл (-20 дБ) (внутренний коэффициент усиления 10); 0,3162 мВ/пКл (-10 дБ) 1 мВ/пКл (0 дБ) (внутренний коэффициент усиления 100); 3,162 мВ/пКл (10 дБ) 10 мВ/пКл (20 дБ) (внутренний коэффициент усиления 1000); 31,62 мВ/пКл (30 дБ) 100 мВ/пКл (40 дБ) (внутренний коэффициент усиления 10000)Коэффициент преобразования (усиление) канала в режиме работы входа по напряжению1В/В (0 дБ)Входной амплитудный диапазон канала по заряду (в зависимости от коэффициента усиления)1000000 пКл (-50 дБ; -40 дБ); 100000 пКл (-30 дБ; -20 дБ); 10000 пКл (-10 дБ; 0 дБ); 1000 пКл (10 дБ; 20 дБ); 100 пКл (30дБ; 40 дБ)Основная погрешность коэффициента преобразования канала на частоте 1 кГц, не хуже0,5 %Полоса пропускания канала по уровню -3дБ0,7 Гц-80 кГцНеравномерность АЧХ канала в полосе частот 10 Гц-40 кГц (ФНЧ отключен), не хуже0,5 дБ ФЧХ канала (в полосе частот), не хуже2 (0,7 Гц-1кГц); 5 (1 кГц-10 кГц)Взаимовлияние каналов на частоте 1 кГц, не более-80 дБ Входное сопротивление по постоянному току, не менее50 МОм Полное входное сопротивление, не более0,1 ОмПодавление синфазной составляющей сигнала в полосе частот 0-50Гц, не менее-60 дБЧастота среза ФНЧ10 Гц; 100 Гц; 1000 Гц; 10000 ГцПолоса анализа СКЗ сигнала на выходе канала 1 кГц; 10 кГцАмплитуда сигнала на выходе канала10 В; 3,16 ВТок выходной, не менее70 мАСопротивление выходное0,5 Ом
Электропитание усилителя о