Thực hành tổng kết: bộ khuếch đại cảm biến điện áp thấp và bộ lọc

Chuyển nhu cầu thành yêu cầu

Giả định cảm biến tạo 1.65 V cộng tín hiệu ±20 mV,10 Hz,với điện trở nguồn 1 kΩ. Nguồn vật lý dự định 3.3 V. Chọn độ lợi không đảo 11 bằng hồi tiếp 100 kΩ/10 kΩ,theo sau thông thấp 15.9 kΩ/100 nF. Giả định đầu vào nhận sau có trở kháng cao. Đầu ra tín hiệu danh định trước lọc là 1.65 V ±220 mV.

Tại 10 Hz,biên độ RC khoảng 0.995047. Tín hiệu lọc lý tưởng khoảng 1.65 V ±218.910 mV. Tại 1 kHz,biên độ lọc khoảng 0.099600,nên nhiễu giả định 1 mV tại cảm biến thành khoảng 1.0956 mV đầu ra sau khuếch đại và lọc. Đây là loại nhiễu bậc nhất có giới hạn,không phải loại mọi nhiễu.

Mô hình giáo dục tái lập được

Lưu sensor-capstone.cir và chạy ngspice -b sensor-capstone.cir bằng chương trình độc lập sẵn có.

Sensor deviation gain 11 with 100 Hz RC filter: ideal educational model
Vref ref 0 DC 1.65
Vs sensor ref DC 0 SIN(0 0.02 10) AC 1
Rsource sensor plus 1k
Rg minus ref 10k
Rf amp minus 100k
Eamp amp ref plus minus 100000
Rfilter amp out 15.9k
Cfilter out 0 100n
.op
.ac dec 50 1 10000
.tran 100u 500m 0 100u
.print ac vm(out) vp(out)
.print tran v(sensor) v(amp) v(out)
.save all
.end

Nguồn Vs tham chiếu giữa nguồn. Eamp là nguồn phụ thuộc độ lợi hữu hạn,không có cắt theo nguồn,nhiễu,GBW,tốc độ thay đổi hay dòng phân cực. Độ lợi vòng kín thực khoảng 10.998790;dùng nó khi so giá trị mô phỏng chính xác cao. Tại điểm làm việc DC,sensor,amp và out đều 1.65 V. So trong 1 mV. Sau khởi động,độ lệch đỉnh đầu ra 10 Hz phải khoảng 218.886 mV;so trong 2 mV.

Hoàn thành bản ghi thiết kế vật lý

Trước chế tạo,chọn linh kiện hỗ trợ nguồn 3.3 V,phạm vi chế độ chung đầu vào gần 1.65 V,phạm vi đầu ra 1.431–1.869 V và dòng tải kỳ vọng. Kiểm tra độ lợi-băng thông,tốc độ thay đổi,sai số phân cực đầu vào qua 1 kΩ,offset,nhiễu,khử ghép và khả năng lái tham chiếu. Chọn dung sai điện trở/tụ,đánh giá cực trị. Tốc độ thay đổi sin cần chỉ khoảng 0.01375 V/ms ở đây,nhưng riêng điều đó chưa chứng nhận linh kiện.

Giao bảng kết nối,dự đoán tay,bộ mô tả chính xác,bảng kết quả và giới hạn. Mô hình độc lập thành công không xác lập thực thi engine ALcad hay an toàn,chính xác cảm biến vật lý. Xem tài liệu ngspice làm tham chiếu phân tích.