¿Qué es un amplificador de instrumentación de bajo ruido?Un amplificador de bajo ruido de la instrumentación es un extremadamente dispositivo sensible que puede medir incluso las señales más pequeñas ambientes ruidosos o en la presencia de grandes no deseados voltajes. Esto se logra mediante la amplificación de la funcionalidad diferencia entre sus dos entradas al tiempo que rechaza cualquier voltaje que son comunes a ambos. Un bajo nivel de ruido amplificador de instrumentación combina una banda ancha de muy bajo ruido con una esquina 1 / f bajo, lo que lo hace útil en el la mayoría de las aplicaciones de precisión exigentes.

¿Qué tipo de sistema de bajas necesidades de instrumentación de ruido amplificadores? Típicamente, los sistemas de amplificación que requieren precisión y acondicionado de sensores, que generan señales que son demasiado débil para ser conectado directamente a convertidores de datos. Algunos sensores generan señales de banda estrecha que puede ser muy pequeña. Otros pueden generar señales variables en el tiempo con una rica contenido de frecuencia en un amplio ancho de banda. En ambos casos, dichas señales deben ser amplificados por encima del suelo de ruido del sistema. Esos sistemas deben mantener su rendimiento mientras se opera en ambientes ruidosos, donde grandes voltajes de modo común (por lo general en la línea de alimentación de CA frecuencia) están presentes

¿Qué aplicaciones utilizan este tipo de amplificador?Amplificadores de instrumentación de bajo ruido se utilizan para resolver algunos de los retos más difíciles de la actualidad. Estos desafíos requieren la amplificación de precisión para el monitoreo de señales, análisis de datos, y herramientas de medición físicos. Se utilizan en aplicaciones tales como:• Los sistemas de registro de datos utilizados en la perforación y la exploración de los recursos minerales y energéticos• Herramientas quirúrgicas que corrigen las arritmias cardíacas con métodos como la ablación cardíaca con catéter• Modal herramientas de análisis de vibraciones que mejoran maquinaria y vehículos de seguridadOtras aplicaciones incluyen preamplificadores de micrófono, transductores acústicos, sensor piezoeléctrico acondicionado, monitores de presión arterial , convulsiones cerebrales diagnóstico ( EEG) , monitores cardiacos (ECG), sensor magnético acondicionado , y supervisión de la alimentación .

¿Cómo está el ruido se especifica en el in- amperios?Amplificadores de instrumentación, como amplificadores operacionales, especifican ruido referido a la entrada, o RTI. En otras palabras, todo está calculado como si apareció en la entrada del amplificador. A diferencia de op amperios, en amperios tiene ruido de la etapa de salida, o eno , que debe ser dividido por la ganancia para obtener el valor de RTI . Los el ruido referido a la salida del amplificador (RTO ) es el productoRTI del ruido y la ganancia del amplificador.

¿Cómo se calcula la densidad total de ruido?Un modelo simple ruido de un amplificador de instrumentación es se muestra en la Figura 1. Con el fin de conseguir el ruido total , la fuente resistencia vista por las entradas del amplificador debe ser considerado. Cualquier sensor conectado a un amplificador de instrumentación tiene alguna resistencia de salida, que puede ser muy diferente dependiendo del tipo de sensor. Esta resistencia en serie con cualquier resistencias utilizan para proteger las entradas marcas en amperios hasta la resistencia total de la fuente, representada por RS en la Figura 1 .

Este valor de resistencia contribuye al ruido de dos maneras. Cualquier resistencia, no importa lo bien hecho, tiene un nivel mínimo de ruido térmico, que es proporcional a la raíz cuadrada del valor de la resistencia. Además, el ruido de la corriente, ini, es convertida a un voltaje a través de RS . Por lo tanto, los tres principales fuentes de ruido son tensión de ruido , ENI y eno , que son independiente de RS ; ruido térmico de la resistencia de fuente , ens ; y el ruido actual,

¿Cómo elijo la mejor bajo nivel de ruido en amperios para mi ¿solicitud?La mejor amplificador de bajo ruido no es siempre el uno con el bajo ruido cantidad de voltaje de entrada nV / √Hz . En una noisesensitive aplicación, la ganancia, resistencia de la fuente, y rango de frecuencia se debe considerar con el fin de encontrar el mejor amplificador. Figura 2 representa gráficamente el ruido total de cada tres amplificadores de instrumentación de Analog Devices para proporcionar rendimiento de ruido óptimo para casi cualquier resistencia de la fuente.

¿Puedo construir mi propio amplificador de instrumentación de bajo ruido?Es posible construir una instrumentación discreta bajo nivel de ruido amplificador, pero hay varios retos que superar. Algunos de ellos incluyen el logro de alto rechazo de modo común, baja deriva, gran ancho de banda y baja distorsión. Obtención estos parámetros con diseños discretos es extremadamente difícil y viene a expensas de la utilización de varios componentes, ajustes costosos, mayor consumo de energía y una mayor huella. Amplificadores de bajo ruido de instrumentación, como el los de Analog Devices ofrecer mejores soluciones para su uso en el estado de la técnica de aplicaciones.

Temperatura Sensing Tecnologías

INTRODUCTION

De todas las tecnologías de detección, detección de temperatura es el más común. Este fenómeno puede ser explicado por ejemplos citando en una multitud de aplicaciones donde el conocimiento y el uso de la real o relativa la temperatura es crítica. Por ejemplo, otros sensores tales como la presión, la fuerza, flujo, nivel, y la posición de muchos tiempos requieren monitorización de la temperatura con el fin de asegurar exactitud. Como un ejemplo, la presión y la fuerza son generalmente detectada con las configuraciones de puente de Wheatstone resistivas. Los errores de temperatura de los elementos resistivos de estos puentes puede exceder la medición real rango del sensor, por lo que la salida del sensor de presión bastante inútil, a menos que la temperatura del puente es sabido. Flujo y precisión de los sensores de nivel son dependientes de la densidad del líquido o gas. Una variable que afecta a la precisión de estos sensores es la temperatura de dicho material. La posición es más típicamente utilizado en el control motor. En estos circuitos, la temperatura afecta a la eficiencia del motor. En consecuencia, es necesaria la comprensión de detección de temperatura en Para entender completamente cómo detectar con precisión más otros fenómenos físicos. Esta nota de aplicación abarcará la temperatura más popular tecnologías de sensores a un nivel de detalle que hará dar al lector una idea de cómo determinar qué sensor es el más apropiado para la aplicación. Esta nota es escrito desde la perspectiva de la restauración del complejo cuestiones del medio ambiente de detección y precisión requerida. Una vez seleccionado el sensor, Microchip subsiguiente notas de aplicación se puede utilizar para diseñar circuitos de interfaz de microcontrolador apropiados. Estos circuitos ofrecerá la ruta de señal completa desde el nivel bajo señales de salida del sensor,

a través de la señal analógica etapas de acondicionamiento al microcontrolador. Técnicas tales como la excitación del sensor, la ganancia de la señal del sensor y digitales linealización están reservados para estos nuevos debates

SENSORES DE TEMPERATURA TANTASLos sensores de temperatura más utilizados hoy en día son la temperatura del dispositivo de termopar, resistiva (IDT), termistor, y la más nueva tecnología, el Integrated Los sensores a base de Silicio. Hay otra detección tecnologías, como infrarrojos (pirómetros) y térmica Pila. Estas alternativas están más allá del alcance de esta nota de aplicación. Cada una de estas tecnologías de sensores atender a temperatura específica rangos y condiciones ambientales. Los del sensor de rango de temperatura, robustez y sensibilidad son sólo algunas de las características que se utilizan para determinar si el dispositivo va a satisfacer la requisitos de la aplicación. Nadie temperatura sensor es adecuado para todas las aplicaciones. Los del termopar amplio rango de temperatura no tiene rival como es el excelente linealidad de la IDT y la precisión del termistor. La Tabla 1 resume las principales características de estos cuatro sensores de temperatura. Esta tabla se puede utilizar durante la primera pasada del proceso de selección sensor. Más lejos detalles relativos a la construcción y características de estos sensores se dan en las siguientes secciones de esta nota de aplicación Para complementar las especificaciones situadas en la Tabla 1, una lista aplicaciones de típicos para estos cuatro temperatura sen

Linearity

Thermocouple Requiere al menos un cuarto orden polinómico o equivalente mirar hacia arriba mesa.RTD son susceptibles dañar como consecuencia de la vibración. Esto es debido al hecho de que por lo general tener 26 a 30 AWG conduce cuales son propenso a la roturaThermistor El elemento termistor está alojado en una variedad de maneras, sin embargo , el más , Termistores herméticos tables están encerrados en vaso. termistores general son más difíciles de manejar, pero no afectados por golpes o vibración.

Aplicación

Thermocouple Detección, la biofísica , la investigación de corte de metal , cromatografía de gases de alta temperatura extremadamente , las temperaturas del motor de combustión interna , reacciones químicasRTD La compensación de unión fría , temperatura puente , calibración , control de procesosThermistor La compensación de unión fría , detección de temperatura puente , calibración pirómetro , vacío manómetros, anemómetros , medidores de flujo, nivel de líquido , la velocidad del fluido , la conductividad térmica células , cromatografía de gasesSilicon Based La compensación de unión fría , los ordenadores personales , la electrónica de oficina , eléfonos celulares , HVAC, gestión de baterías , cuatro controles de velocidad

El versátil , BARATO

El termopar consta de dos alambres de diferente metales que se sueldan juntos en un extremo, como se muestra en la Figura 1. La temperatura en la unión de referencia (también conocida como la unión fría Compensación Point) es utilizado para negar los errores aportados por el Hierro-Cobre y uniones Constantan-Cobre. La conexión punto de los dos metales del termopar se coloca en el destino donde la medición de temperatura se necesita. Esta configuración de los materiales produce un voltaje entre los dos cables en el extremo desoldado que es una función de la temperatura de la totalidad de las uniones. En consecuencia, el termopar no requiere voltaje o corriente de excitación. Como cuestión de

hecho, un intento de proporcionar cualquier tipo de excitación podría introducir errores en el sistema. Desde una tensión desarrolla en el extremo abierto de los dos disímiles cables, parecería como si el termopar interfaz podría hacerse de una manera recta hacia adelante por la medición de la diferencia de voltaje entre los alambres. Esto podría ser fácilmente el caso si no fuera por el hecho de que los extremos de terminación de los cables del termopar se conectan a otro metal, generalmente de cobre.Esto crea otro par de termopares, que introduce un error significativo para el sistema. El único manera de anular este error es detectar la temperatura a la el cuadro Referencia Junction (Figura 1) y restar el contribuyendo errores de estas conexiones en un hardware solución o una combinación de software y hardware. Técnicas de calibración de hardware puros son más limitadas en cuanto a la corrección de linealización que la combinación de técnicas de software y hardware. Típicamente, una RTD, termistor o sensor integrado de silicio se utiliza para detectar esta temperatura de la unión con precisión. En principio, el termopar puede estar hecho de cualquier dos metales, sin embargo, las combinaciones estándar en la práctica de estos dos metales se han adoptado debido sus cualidades deseables de linealidad y su tensión gota magnitud frente a la temperatura. Estos común tipos de termopares son E, J, T, K, N, S, B, y R (resumido en la Tabla 3 y la Figura 2). Los termopares son altamente no lineal y requieren significativa algoritmos de linealización, como se discutirán luego. El coeficiente de Seebeck en la Tabla 3 representa la deriva promedio del termopar específica a una específica la temperatura.