FIZI
Č
KO-TEHNI
Č
KA MERENJA:
ELEKTRI
Č
NA KOLA NEOPHODNA ZA RAD SENZORA,
ŠUM U SENZORIMA I KOLIMA
FIZI
Č
KO-TEHNI
Č
KA MERENJA
2009, Marko Barjaktarovi
ć
UVOD
• Signal koji generiše senzor je ili suviše slab ( ~ µV) ili sadrži šum ili sadrži neželjene
komponente (DC nivo) ili nije u odgovaraju
ć
oj formi koju zahteva sistem za
akviziciju (acquisition – ACQ), ili poseduje više navedenih karakteristika.
• Potrebno je prilagoditi signal ACQ sistemu – signal conditioning.
• Signal conditioning circuit ili Interface circuit (IC).
• Ulazna impedansa – jedna od najvažnijih karakteristika IC.
•
Za određivanje amplitudsko
-frekvencijske karakteristike neophodno je uzeti u obzir i
izlazne karakteristike senzora.
1
R
Z
j RC
0
1
0
0
0
1
max
sin 2
,
sin 2
,
1
/
1
2
(1 %)
7
out
in
c
c
c
E
E
ft
Z
R
V
V
ft
E
V
f
f
R
f
R
R
RC
f
f
FIZI
Č
KO-TEHNI
Č
KA MERENJA
2009, Marko Barjaktarovi
ć
OPERACIONI POJA
Č
AVA
Č
I
• Osobine operacionih poja
č
ava
č
a (OP):
– visoka ulazna impedansa – M
Ω
ili G
Ω
,
– mala izlazna impedansa – reda
Ω
,
– zanemaljiv e
o
(µV) i i
o
(pA),
– veliko poja
č
anje A
OL
(open loop gain) 10
4
– 10
6
,
– veliki CMRR (common mode rejection ratio) 60 – 120 dB,
– mali unutrašnji šum,
– širok frekvencijski opseg,
– neosetljivost na varijaciju napona napajanja,
– dugotrajna stabilnost karakteristika, itd.
FIZI
Č
KO-TEHNI
Č
KA MERENJA
2009, Marko Barjaktarovi
ć
OPERACIONI POJA
Č
AVA
Č
I
• Operacioni poja
č
ava
č
i se retko koriste u open loop konfiguraciji zbog nestabilnosti,
odnosno za malu vrednost ulaznog napona izlaz OP-a ulazi u zasi
ć
enje, a zbog
velikog A
OL
(10
5
) drift od 10 µV izaziva varijaciju izlaznog napona od 1 V.
• Slew rate – brzina kojom OP može da isprati naglu promenu ulaza (do 500 mV/µs).
• Gain–bandwidth product (GBW) frekvencija f
1
na kojoj je poja
č
anje OP jednako 1.
• Poja
č
enje OP-a se redukuje povratnom spregom (negativnom), dok se propusni
opseg pove
ć
ava.
• Neinvertuju
ć
i poja
č
ava
č
: A = 1 + R
2
/R
1
. Frekvencijski opseg je A puta pove
ć
an u
odnosu na open loop gain. Limitiraju
ć
i faktor svakog OP-a je f
1
, i poželjno je da f
1
bude
bar 100 puta ve
ć
i od propusnog opsega primene posmatranog poja
č
ava.
• Kod realnih OP-a javlja se naponski ofset (e
o
) i polarizaciona struja (i
b
) o
č
emu se mora
voditi ra
č
una, jer se na izlazu javlja napon: V
out
= A(e
o
+ R
ekv
i
o
), koji se mora
kompenzovati, R
ekv
– ekvivalentna ulazna otpornost.
FIZI
Č
KO-TEHNI
Č
KA MERENJA
2009, Marko Barjaktarovi
ć
KOLA SA OPERACIONIM POJA
Č
AVA
Č
IMA
• Strujno-naposki konvertor (transimpedansni poja
č
ava
č
).
out
V
iR
• Naponsko-strujni konvertor.
2
1 3
2
4
1
3
5
uz uslov
out
in
R
i
v
R R
R R
R R
R
