(TIỂU LUẬN) báo cáo đồ án THIẾT kế 1 đề tài THIẾT kế MẠCH KHUẾCH đại cảm BIẾN RTD BẰNG INA 115 3

ĐỒ ÁN TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KĨ THUẬT & CÔNG NGHỆ BÁO CÁO ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI CẢM BIẾN RTD BẰNG INA 115 Sinh viên thực (MSSV): Đặng Quốc Trọng (425118005) Đặng Thanh Sơn (425118001) Lớp: Điện tử -Viễn thơng k42 BÌNH ĐỊNH, NĂM 2022 Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ INA 115 ĐỒ ÁN Giới thiệu INA 115 1.1 Khát qt chung 1.2 Tính Thơng tin kĩ thuật 2.1 Sơ đồ chân thông tin ứng dụng 2.2 Ứng dụng INA 115 Chương II QUY TRÌNH Hiệu suất Nguồn chế thơng dụng đầu vào Bảo vệ đầu vào Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ INA 115 a) Sự mô tả INA115 khuếch đại thiết bị đo đạc đa năng, chi phí thấp mang lại độ xác tuyệt vời Thiết kế ba –op amp linh hoạt kích thước nhỏ khiến trở nên lý tưởng cho loạt ứng dụng Tương tự với mơ hình INA114, INA115 cung cấp kết nối bổ sung amps op đầu vào, A1 A2, giúp cải thiện mức tăng độ xác đạt cao hữu ích việc hình thành khuếch đại tăng ích chuyển mạch Một điện trở bên đơn đặt độ lợi từ đến 10.000 Bảo vệ đầu vào bên chịu tối đa ± 40V mà không bị hư hỏng INA115 cắt laser để có độ chênh lệch thấp điện áp (50µV), độ trơi (0,25µV / ˚C) loại bỏ chế độ chung cao (115dB G = 1000) Nó hoạt động với ĐỒ ÁN nguồn điện thấp đến ± 2,25V, cho phép sử dụng hoạt động pin hệ thống cung cấp 5V Dòng điện tĩnh tối đa 3mA INA115 có sẵn giá đỡ bề mặt SOL-16 gói, định cho dải nhiệt độ –40 ° C đến + 85 ° C b)Tính ● Điện áp tắt thấp: tối đa 50µV ● Chênh lệch thấp: tối đa 0,25µV / ° C ● Ưu tiên đầu vào thấp: tối đa 2nA ● Từ chối chế độ phổ biến cao:115dB phút ● Bảo vệ áp đầu vào:± 40V ● Rộng rãi cung cấp: ± 2,25 ĐẾN ± 18V ● Trạng thái thấp: tối đa 3mA ● Gói nút bề mặt SOL-16 c)Các ứng dụng ● Bộ khuyếch đại Switched-Gain ● Bộ khuyếch đại cầu ● Bộ khuyếch đại Thermocouple ● Bộ khuyếch đại cảm biến RTD ● Kiểm tra liệu d)Sơ đồ chân ĐỒ ÁN a) Thông tin ứng dụng Hình cho thấy kết nối cần thiết để vận hành INA115 Các ứng dụng có trở kháng ồn cao nguồn cung cấp điện yêu cầu tụ điện tách gần chân thiết bị hình Đầu tham chiếu đến đầu cuối tham chiếu đầu (Tham chiếu ) thường nối đất Đây phải trở kháng thấp kết nối để đảm bảo từ chối chế độ chung tốt Điện trở 5Ω mắc nối tiếp với chân Ref gây thiết bị để giảm xuống khoảng 80dB CMR (G = 1) INA115 có kết nối phản hồi cảm nhận đầu riêng biệt (chốt 12) Chân 12 phải kết nối (thông thường với đầu đầu cuối, chân 11) để hoạt động thích hợp Cảm giác đầu kết nối sử dụng để cảm nhận điện áp đầu trực tiếp tải cho độ xác tốt b) Thiết lập gain Độ lợi INA115 thiết lập cách kết nối bên điện trở,RG : (1) ĐỒ ÁN Các lợi ích giá trị điện trở thường sử dụng hiển thị Hình Đối với G = 1, không cần điện trở, kết nối chân 2-3 kết nối chân 14-15 Đạt đỉnh điểm G = giảm xuống ngắn mạch điện trở phản hồi 25kΩ bên (xem điển hình đường cong hiệu suất Tăng so với Tần số) Để làm điều này, kết nối chân 1-2-3 kết nối chân 8-14-15 Số hạng 50kΩ phương trình xuất phát từ tổng hai điện trở phản hồi bên Đây phim kim loại chipđiện trở cắt tia laze đến giá trị tuyệt đối xác.Độ xác hệ số nhiệt độ điện trở bao gồm độ xác đạt thơng số kỹ thuật trôi dạt INA115 Độ ổn định độ lệch nhiệt độ cài đặt độ lợi bên điện trở, R G, ảnh hưởng đến độ lợi R G đóng góp để đạt lỗi độ trơi suy trực tiếp từ phương trình khuếch đại (1) Giá trị điện trở thấp yêu cầu để đạt cao làm cho hệ thống dây điện sức đề kháng quan trọng Các kết nối kiểu "lực cảm giác" minh họa hình giúp giảm bớt ảnh hưởng kết nối sức cản Hình Basic Connections c) Lựa chọn độ lợi ĐỒ ÁN Hình cho thấy mạch để lựa chọn kỹ thuật số bốn mức tăng Điện trở "bật" ghép kênh không ảnh hưởng đáng kể đến độ lợi.Các giá trị điện trở cần thiết cho số độ lợi thường sử dụng bước hiển thị Mạch sử dụng phản hồi 25kΩ bên điện trở, giá trị điện trở hiển thị chia tỷ lệ thành mức trở kháng khác Hình Hình cho thấy cấu hình tăng ích chuyển đổi thay thế.Mạch khơng sử dụng điện trở phản hồi 25kΩ bên trong,vì giá trị danh nghĩa hiển thị thay đổi tỷ lệ trở kháng khác cấp độ Mạch lý tưởng để sử dụng với điện trở xác mạng để đạt độ xác tuyệt vời độ lợi thấp ĐỒ ÁN trôi dạt Hiệu suất tiếng ồn: INA115 cung cấp tiếng ồn thấp hầu hết ứng dụng Vìtrở kháng nguồn vi sai nhỏ 1kΩ, INA103 cung cấp tiếng ồn thấp Đối với trở kháng nguồn lớn 50kΩ, Bộ khuếch đại thiết bị đầu vào FET INA111 cung cấp tiếng ồn thấp hơn.Tiếng ồn tần số thấp INA115 xấp xỉ 0,4µVp-p đo từ 0,1 đến 10Hz Đây khoảng phần mười tiếng ồn khuếch đại ổn định chopper "tiếng ồn thấp" Cắt tỉa bù đắp: INA115 cắt laser để có điện áp bù thấp trơi dạt Hầu hết ứng dụng không yêu cầu điều chỉnh bù đắp bên ngồi.Hình cho thấy mạch tùy chọn để cắt đầu điện áp bù đắp Điện áp áp dụng cho đầu cuối Tham chiếu tính tổng đầu Trở kháng thấp phải trì nút để đảm bảo từ chối chế độ chung tốt Điều đạt đệm điện áp cắt amp op hiển thị ĐỒ ÁN Hình Tùy chọn cắt điện áp bù đầu Bảo vệ đầu vào Các đầu vào INA115 bảo vệ riêng cho điện áp lên đến ± 40V Ví dụ, điều kiện –40V đầu vào + 40V đầu vào khác không gây thiệt hại.Mạch nội đầu vào cung cấp trở kháng nối tiếp thấp điều kiện tín hiệu bình thường Để cung cấp khả bảo vệ tương đương, điện trở đầu vào nối tiếp gây tiếng ồn mức Nếu đầu vào tải, mạch bảo vệ giới hạn đầu vào dịng điện đến giá trị an tồn (xấp xỉ 1,5mA) Loại điển hình đường cong hiệu suất “Xu hướng đầu vào so với chế độ chung Điện áp đầu vào ”hiển thị hành vi giới hạn dòng điện đầu vào Các đầu vào bảo vệ điện áp nguồn không Ứng dụng khác: Bộ khuếch đại chuyển lợi Bộ khuếch đại cầu Bộ khuếch đại cặp nhiệt điện Bộ khuếch đại cảm biến RTD ĐỒ ÁN Thu thập liệu Chương II QUY TRÌNH CÁC HIỆU SUẤT TIÊU BIỂU Ở TA = + 25 ° C, VS = ± 15V, trừ có ghi khác ĐỒ ÁN CÁC GIAI ĐOẠN HIỆU SUẤT TIÊU BIỂU (TIẾP THEO) Ở TA = + 25 ° C, VS = ± 15V, trừ có ghi khác ĐỒ ÁN CÁC GIAI ĐOẠN HIỆU SUẤT TIÊU BIỂU (TIẾP THEO) Ở TA = + 25 ° C, VS = ± 15V, trừ có ghi khác ĐỒ ÁN HIỆU SUẤT TIẾNG ỒN INA115 cung cấp tiếng ồn thấp hầu hết ứng dụng Vìtrở kháng nguồn vi sai nhỏ 1kΩ, INA103có thể cung cấp tiếng ồn thấp Đối với trở kháng nguồn lớn hơn50kΩ, Bộ khuếch đại thiết bị đầu vào FET INA111 có thểcung cấp tiếng ồn thấp ĐỒ ÁN Tiếng ồn tần số thấp INA115 xấp xỉ 0,4µVp-p đo từ 0,1 đến 10Hz Đây khoảngmột phần mười tiếng ồn khuếch đại ổn định chopper "tiếng ồn thấp” TRIMMING OFFSET INA115 cắt laser để có điện áp bù thấp vàtrơi dạt Hầu hết ứng dụng không yêu cầu điều chỉnh bù đắp bên ngồi Hình cho thấy mạch tùy chọn để cắt đầu rađiện áp bù đắp Điện áp áp dụng cho đầu cuối Tham chiếu tính tổngở đầu Trở kháng thấp phải trì nút nàyđể đảm bảo từ chối chế độ chung tốt Điều đạt bởiđệm điện áp cắt amp op hiển thị INPUT BIAS HIỆN TẠI RETURN PATH Trở kháng đầu vào INA115 cao—xấp xi 1010n Tuy nhiên, đường dẫn phải cung cấp cho dòng phân cực đầu vào hai đầu vào Dòng thiên vị đầu vào thường nhỏ ± InA (nó cực tính mạch hủy) Trở kháng đầu vào cao có nghĩa điều đầu vào thiên vị thay đổi với đầu vào khác Vôn Mạch đầu vào phải cung cấp đường dẫn cho dòng điện phân cực đầu vào INA115 hoạt động bình thường Hình cho thấy quy định cho đường dẫn thiên vi đầu vào Khơng có thành kiến đường dẫn trả tại, đầu vào trôi nỗi đến tiềm vượt phạm vi chế độ chung INA115 đầu vào khuếch đại bão hòa Neu điện trở nguồn Mi sai thấp, đường trở lại thiên vị kết nối với đầu vào (xem ví dụ cặp nhiệt điện Hình 5) Với nguồn cao trở kháng, sử dụng hai điện trở cung cấp đầu vào cân với lợi có điện áp bù đầu vào thấp sai lệch từ chối chế dộ chung tốt ĐỒ ÁN NGUỒN CHẾ ĐỘ THÔNG DỤNG ĐẦU VÀO Phạm vi chế độ chung tuyến tính khuếch đại op đầu vào INA115 khoảng ± 13,75V (hoặc 1, 25V từ nguồn điện) Tuy nhiên, điện áp đầu tăng, phạm vi đầu vào tuyên tính bị giới hạn thay đổi điện áp đầu khuếch đại đầu vào, A1 A2 Phạm vi chế độ chung có liên quan đến điện áp đầu khuếch đại hồn chỉnh- xem đường cơng hiệu suất "Phạm vi chế độ chung đầu vào so với điện áp đầu ra" Sự kết hợp tín hiệu đầu vào chế độ chung tín hiệu đầu vào khác biệt khiến đầu A1 A2 bão hòa Hình cho thấy dao động điện áp đầu A1 A2 biểu thị dạng điện áp đầu vào chế độ chung khác biệt Khả xoay đầu khuếch đại đầu vào, A1 A2 giống khuếch đại đầu ra, A3 Đối với ứng dụng phạm vi chế độ chung đầu vào phải đư ợc tối đa hóa, hạn chế dao động điện áp đầu cách kết nối INA115 mức tăng thấp (xem đư ờng cong hiệu suất “Phạm vi điện áp chế độ chung đầu vào so với ĐỒ ÁN điện áp đầu ra") Nếu cần, hay thêm độ lợi sau INA115 để tăng xung điện áp Quá tái đầu vào thư ông tạo điện áp đầu xuất bình thường Ví dụ: diện áp đầu vào + 20v đầu vào + 40V đầu vào khác rõ ràng vư ợt tuyển tínhphạm vi chế độ chung hai khuếch đại đầu vào Vì hai khuếch đại đầu vào bão hòa đến giới hạn điện áp đầu gần giống nhau, điện áp chênh lệch đo khuếch đại đầu gần không Đầu INA115 gần 0V hai đầu vào tải BẢO VỆ ĐẦU VÀO Các đầu vào INA115 bảo vệ riêng cho điện áp lên đến ± 40V Ví dụ, điều kiện –40V đầu vào + 40V đầu vào khác không gây thiệt hại Mạch nội đầu vào cung cấp trở kháng nối tiếp thấp điều kiện tín hiệu bình thường Để cung cấp tion protec tương đương, điện trở đầu vào nối tiếp gây tiếng ồn mức Nếu đầu vào tải, mạch bảo vệ giới hạn dòng điện đầu vào giá trị an toàn (khoảng 1,5mA) Đường cong hiệu suất điển hình “Dịng điện phân cực đầu vào so với điện áp đầu vào chế độ chung” cho thấy hành vi giới hạn dòng điện đầu vào Các đầu vào bảo vệ điện áp nguồn không ĐỒ ÁN ...ĐỒ ÁN Giới thiệu INA 11 5 1. 1 Khát quát chung 1. 2 Tính Thơng tin kĩ thuật 2 .1 Sơ đồ chân thông tin ứng dụng 2.2 Ứng dụng INA 11 5 Chương II QUY TRÌNH Hiệu suất... Bộ khuyếch đại cầu ● Bộ khuyếch đại Thermocouple ● Bộ khuyếch đại cảm biến RTD ● Kiểm tra liệu d)Sơ đồ chân ĐỒ ÁN a) Thơng tin ứng dụng Hình cho thấy kết nối cần thiết để vận hành INA 115 Các ứng... Bộ khuếch đại thiết bị đầu vào FET INA 111 có thểcung cấp tiếng ồn thấp ĐỒ ÁN Tiếng ồn tần số thấp INA 115 xấp xỉ 0,4µVp-p đo từ 0 ,1 đến 10 Hz Đây khoảngmột phần mười tiếng ồn khuếch đại ổn định