Projektowanie struktur i układów

⇚ powrót

Scalony niskoszumny wielokanałowy wzmacniacz odczytowy

Opracowany w Zakładzie scalony wzmacniacz pomiarowy dedykowany jest do współpracy z wysokorezystywnymi źródłami napięcia stałego lub wolnozmiennego. Jego pasmo przenoszenia rozciąga się od sygnałów DC do około 3.7 kHz. W tym zakresie gęstość szumów wejściowych układu jest na stałym poziomie i wynosi około - wzmacniacz minimalizuje zatem wpływ tzw. szumów 1/f. Jego architektura bazuje na idei wzmacniacza z przetwarzaniem i do prawidłowego funkcjonowania wymaga dostarczenia z zewnątrz sygnału taktującego o częstotliwości 209kHz. Układ umożliwia zmianę wartości wzmocnienia przy pomocy cyfrowego sygnału sterującego (0/1, zmiana 40/60 dB) oraz poprzez modyfikację częstotliwości sygnału taktującego. Więcej szczegółów dotyczących parametrów wzmacniacza przedstawiono w tabeli zamieszczonej poniżej. Zrealizowany wzmacniacz może z powodzeniem wyeliminować powszechnie stosowany system detekcji fazoczułej (lock-in) powszechnie stosowany w pomiarach laboratoryjnych słabych, wolnozmiennych sygnałów.

Wspomniane parametry predestynują wzmacniacz do zastosowań w laboratoryjnych pomiarach spektrometrycznych oraz w systemach do zobrazowania. Wybrana architektura umożliwia równoległe łączenie kilku wzmacniaczy ze sobą, tworząc w ten sposób system do odczytu wielokanałowego. W roku 2014 zaprojektowany i wytworzony został układ scalony zawierający 8 torów odczytowych wyposażonych we wspomniane wzmacniacze, dedykowany do współpracy ze specyficznymi, niskonapięciowymi sensorami (których sygnał wyjściowy jest napięciem stałym o wartości kilkunastu/kilkudziesięciu µV). Według przyjętej architektury w danej chwili odczytywany jest tylko jeden z kanałów, wybierany przy pomocy wbudowanego w strukturę multipleksera. W przypadku zainteresowania ze stronu klienta możliwa jest modyfikacja projektu tak, aby zapewnić ciągły, równoległy odczyt wszystkich kanałów pomiarowych.

Poniżej zaprezentowano tabelę z podstawowymi parametrami pojedynczego wzmacniacza (jednego z kanałów struktury wielokanałowej) oraz wyznaczone pomiarowo wykresy przedstawiające pasmo przenoszenia, szumy wejściowe oraz sterowanie wartością wzmocnienia poprzez zmianę częstotliwości sygnału taktującego (nominalnie 60dB dla 209kHz).