A3M38ZDS Zpracování a digitalizace analogových signálů Doc. Ing. Josef Vedral, CSc Katedra měření, FEL, CVUT v Praze

Transkript

1 M8ZS Zpracování a digitalizace analogových signálů oc. ng. Jose Vedral, Sc Katedra měření, FEL, V v Praze Evropský sociální ond Praha & E: nvestjeme do vaší bdocnosti M8ZS_

2 Zpracování a digitalizace analogových signálů Osnovy přednášek:. Operační zesilovače, typy, vlastnosti, teorie zpětné vazby. Měřicí zesilovače napětí, prod, integrační, nábojové, rozdílové, přístrojové zesilovače. Zpracování signálů odporových, kapacitních a indktivních snímačů, synchronní detekce. Zpracování signálů odporových, termočlánkových a polovodičových snímačů teploty Literatra: Vedral, J., Fischer, J.: Elektronické obvody pro měřicí technik, ČV, Praha,, SBN Ďaďo, S., Vedral, J.: Číslicové měření přístroje a metody. ČV Praha 6, SBN8--9-X ostál, J.: Operační zesilovače, BEN 5, SBN Pallas reny,., Webster, J..: Sensor and signal conditioning. John Wiley & Sons,, SBN -7-- arret, P.H.: Mltisensor nstrmentation, John Wiley & Sons,, SBN M8ZS_

3 Signálové operace Obvody lineární zpracování signálů zesilovače napětí, prod nelineární zpracování signálů log., exp. zesilovače, násobičky směrnění střídavých signálů převodníky stř., e., max. hod. impedanční oddělení elektrometrické zesilovače potlačení sohlasného ršení rozdílové, přístrojové zesilovače galvanická izolace signálů izolační zesilovače přepínání signálů analogové mltiplexery změna kmitočtového spektra iltrační obvody potlačení sériového ršení integrační zesilovače vzorkování, kvantování, kódování vzorkovací obvody, rekonstrkce signál, syntezátory S M8ZS_

4 Operační zesilovač - statické parametry +N P BP O P + B ideální operační zesilovač O = P - N rozdílové napětí = ( P + N )/ sohlasné napětí a = + = a / rozdílové zesílení = a / sohlasné zesílení -N BN N a činitel potlačení sohlasného napětí N P N - B M P N ( P N ) BN, BP = BN BP B = ( BN + BP )/ vstpní zbytkové napětí vstpní prody vstpní zbytkový prod vstpní klidový prod d /dq d b /dq teplotní drity d /dt d b /dt časové drity d /d B d B / d B napájecí drity a vstpní rozdílový odpor vstpní sohlasné odpory ( ) M M8ZS_ PS P činitel potlačení změn napájecího napětí O / O BP B B N BN

5 Operační zesilovače - dynamické parametry [db] amplitdová charakteristika - db/dek 5 6 [Hz] m j m stejnosměrné rozdílové zesílení mezní kmitočet ( /) tranzitní kmitočet ( = ) m mezní kmitočet ( /) p mezní výkonový kmitočet S rychlost přeběh [ o ] a m - m ázová charakteristika d a /dt = m m [Hz] (t ) a d dt a m sint S p S m p t t m Zkreslení výstpního napětí amplitda výstpního napětí přesahje dovolený rozkmit výstp zesilovače malá rychlost přeběh výstpního napětí prodová a kapacitní zátěž + amax - amax M8ZS_ 5 a ideální průběh sktečný průběh

6 Operační zesilovače - šmové parametry Spektrální hstoty šmových veličin n n V Hz i Hz n / n / ntegrální (eektivní) šmové veličiny normální (assovo) rozložení četnost výskyt amplitd N n n d n i n d s s s s s s Npp = 6 n N n [nv/hz] výstřelový šm k k M blikavý šm / MOS JFE Bipolar [Hz] e. hodnota výstřelového šm - - k k M i n [/Hz] nr e. hodnota výstřelového a blikavého šm / n n Bipolar JFE MOS [Hz] npp ypy šmů pravděpodobnost větších výchylek s % s,6% 6s,7% tepelný šm (hermal, Johnson Noise) výstřelový šm (Schottky Noise) blikavý šm / (Flicker Noise) praskavý šm (Pop orn Noise) n ln ( ) n M8ZS_ 6

7 Bipolar (7) ypy operačních zesilovačů BiFE (LF56) + B + B o o 7(8) 8 - N + N k pf 6 O - N + N 5 k O 7 k ,8 V B - B MOS FE (L7) + B ail to ail (OP9) + B o L7 ail to ail - N 5 V,5 V + N,5 V V 5 k 7 6 O + N,6 V - N -,6 V přímo vázané stpně O 5 - B M8ZS_ 7

8 Bipolární operační zesilovače -N B n c k r k c c c a B +N p + B ideální zesilovač O - B Př.: S = m/v, = k, r k = k =, =, a M = (6dB) = p - n. rozdílové zesílení k q a = = a / Př.: ß =, ß =, k = µ, B = n Velké vstpní prody, řádově n d B /d = n/k, d /d = p/k, = n. Poměr p / = / je malý, typ.5. - M8ZS_ 8 S = c / S / tepelné napětí 7 o ( K) = 6 mv k =,8. - J/K Boltzmannova konstanta teplota v K q =, vstpní zbytkové napětí BE BE ln ln d teplotní drit vstpního zbytkového napětí d pro = je i d /d náboj elektron. činitel potlačení sohlasného napětí S S Výhody: M Sr nízké zbytkové napětí mv až V nízký napěťový teplotní drit až,v/k vysoké potlačení M, až db Nevýhody: k

9 nipolární operační zesilovače -N a +N + B ideální zesilovač O S = / S a = = a / = S c = a / = /r k M = / = S r k strmost nipolárního tranzistor změna výstpního napětí rozdílové zesílení sohlasné zesílení činitel potlačení sohlasného napětí n k r k p S / = pro = S (,66/ P ) [m] - B Př.: S = 5 m/v, = k, r k = k = 5, =, a M = 5 (5 db) -55 o +5 o +5 o vstpní zbytkové napětí teplotní koeicient vstpní prody teplotní koeicient = mv až mv /= V/K až mv/k Z S [V] B = p až p Výhody: nízké vstpní prody, až p, B /= /K až p/k vysoké vstpní odpory Nevýhody: větší zbytkové napětí, větší teplotní drit, větší napěťový šm M8ZS_ 9

10 Operační zesilovače - kmitočtová kompenzace + B 5, 6 O korigovaná nekorigovaná -N +N k pf [Hz] B m [ o ] k k 5 7 [Hz] - B k S -8 F m a ázová bezpečnost F m 9 o mez aperiodiocity 65 o Btterworth.. řád a S k S k k S Př.: pro S = /V a = MHz je k = pf amplitdová bezpečnost B m kmitočtově podkorigované zesilovače stabilní až od rčitého zesílení, např. až M8ZS_

11 Kompozitní operační zesilovač Z Z Operační zesilovače - speciální ( ) ( ) ( ) výsledná kmitočtová ch. = / Modlační operační zesilovač Vstpní zesilovač Střídavý zesilovač Výstpní zesilovač N v v s OS v v s O + N - N [Hz] Nlovaný operační zesilovač O Z S O Z S OS (t) s(t) t t omezený kmitočtový rozsah teoreticky = s / prakticky = s / áze zesilování O O () () ( áze nlování O () () S O M8ZS_ S ) O S O () S () () S S O () /( S )

12 Parametry operačních zesilovačů typ označení db M db mv n nv/hz i n p/hz MHz S Vs technologie běžné 7 7,6 bipolární LF56,5, 5 BiFE LF57 6,, 5 BiFE L7 86 8, 5, 5 MOS rychlé ,6 6 6 bipolární bipolární ,5 bipolární přesné OP77,, 5,,6, bipolární nízkošmové elektrometrické OP77,, 5,,7, bipolární L57,5,, 8 BiFE L8 6, 5 bipolární 8597,, bipolární 797 6,, BiFE 59 8, 6, BiFE 795,5,, BiFE nlované MX,, 85,,5 MOS L5 7,, 5, MOS L5,5,, MOS M8ZS_

13 Záporná zpětná vazba - statické vlastnosti Vliv zesílení operačního zesilovače K K i K K K deální zesílení i K K Sktečné zesílení K i K K K je zesílení rozpojené zpětnovazební smyčky Vliv ršení operačního zesilovače n n K - ( n ) K K n Vlastnosti záporných zpětných vazeb: Sériové vazby - zvyšjí vstpní odpor Paralelní vazby - snižjí vstpní odpor Napěťové vazby - snižjí výstpní odpor Prodové vazby - zvyšjí výstpní odpor Sériová záporná napěťová zpětná vazba Paralelní prodová záporná zpětná vazba K N K K O / k z K M8ZS_ O N K K /

14 Záporná zpětná vazba - dynamické vlastnosti - kmitočtová oblast mi m (t) amplitdová chyba výstpní napětí ideálního zesilovače výstpní napětí sktečného zesilovače vektorová chyba t 8 6 [db] amplitdová charakteristika - db/dek j j m vektorová chyba v a m m mi amplitdová mi ázová chyba - mi mi m chyba i i m / m =,, a =,5%, v = %, = 5,7 % m - [ o ] M8ZS_ 5 6 [Hz] m ázová charakteristika K i K j K j m [Hz] K j K m K

15 Záporná zpětná vazba - dynamické vlastnosti - časová oblast a /,9 S > m / m, n d oba náběh a n t a exp( t / ),9 t,, m,5 / m oba stálení m ln d m / m - d %,,,, / m,,6 6,9 9,,5,5, m t 7 i =, = MHz, S = V/s, m =, V, m = V. m = / i = khz, n =,5/ m =,5 s, m = / m =,6 s, p = S/ m = 8 khz d /dt = m / m =,65 V/s, d =, %, =,8 s. i S m / m, m S m S i m ( t ) exp( (t ) / ) i S m m S i m m mln S ) d i 7 i =, = MHz, S = V/s, m = V, m = V. t m = / i = khz, n =,5/ m =,5 s, m = / m =,6 s, p = S/ m = 8 khz d /dt = m / m = 6,5 V/s, d =, %, =,7 s M8ZS_ 5

16 Záporná zpětná vazba - stabilita 5 K - db/dek p, d = sinsovka m () = m () Fázová bezpečnost F m doplněk áze zesílení rozpojené smyčky K do -8 o při mezním kmitočt - db/dek log 5 6 P [ o ] F - 8 m / P F m ( o ) M (db) Y P d 8,7 5 79, 6,5,7 5,,,,5 7 5,7,,7, 5,,76,9, 6,,87, ( p, d) tlmené oscilace / p = /d i d M Y n P P d n P exp p, d = exponenciála d d F m o arg ( j ) 8 pro ( j j( j ) P i i jd j j n P n n d M8ZS_ 6 c kmitočet netlmených kmitů poměrné tlmení c ) poměrné převýšení ampl. charakt. poměrný překmit časové odezvy

17 Záporná zpětná vazba - šm Ekvivalentní šmová šířka pásma ENBW (Eqivalent Noise Bandwidth) šířka pásma ideální dolní propsti, která propoští stejný výkon bílého šm jako daný obvod dolní propst. řád db - db/dek / ENBW m ( ) d řád iltr 6 8 ENBW,57,,6,,,9 m Šmové číslo (Noise Figre) SN NF SN N O m ENBW dolní propst m-tého řád db m ENBW -m db/dek / ENBW m m m / m SN N odstp signál šm na vstp zesilovače SN O odstp signál šm na výstp zesilovače Shrntí: poměr signálové a šmové šířky pásma se blíží s rostocím řádem propsti k minimální šířk pásma (úzkopásmové aplikace) odporové vyvážení OZ zvětšje jeho šm nízké hodnoty rezistorů M8ZS_ 7

18 Zesilovače,, integrační, nábojové, přístrojové, izolační Elektrometrický zesilovač napětí Kmitočtová kompenzace zesilovačů Elektrometrický zesilovač prod nvertjící zesilovač s článkem ntegrační zesilovače Nábojové zesilovače Potlačení svodových prodů ozdílové zesilovače Přístrojové zesilovače Přístrojové zesilovače s potlačením sohlasných napětí Přístrojový zesilovač s prodovým výstpem zolační zesilovače modlační zolační zesilovače s opticko vazbo M8ZS_ 8

19 Elektrometrický zesilovač napětí BP BN Základní zapojení i BP BN max M ( i ) M N i [db] - db/dek 5 6 [Hz] m m P i m m m ln( ) S m d /,9, n m d t m - m d /dt = m m t vstpní šmovénapětí π n m n inp inn k k k n k, k,8. ( J / K) k, K(7 ) n nv / Hz M8ZS_ 9

20 Kmitočtová kompenzace zesilovačů Neinvertjící zesilovač + / 8 6 [db] - db/dek + db/dek j j ( ) +( / ) [Hz] m Podmínka kompenzace nvertjící zesilovač 8 6 / [db] - db/dek + db/dek j j / Př.: M/5pF o = khz [Hz] m M8ZS_

21 Základní zapojení Elektrometrický zesilovač prod i M i max BN BN BN BP BP n m n in in k k Kmitočtová kompenzace zesilovačů - i otodioda / [db] - db/dek + db/dek 5 6 [Hz] 5 M8ZS_

22 nvertjící zesilovač s článkem i ( ) i BN Např.: = M, = k, = je i = V/n BP ( ) ( ( ) /( ) max ) BN ( ) ( ) /( ) /( ) BN Náhrada velkého rezistor článkem zhoršje statické, dynamické i šmové parametry zesilovače násobkem + / M8ZS_

23 ntegrační zesilovače 8 6 i / BN BP [db] - db/dek 5 6 [Hz] ideální odezva sktečná odezva i () () i / t t i i j i i j i i t) i j i e j = mv, BN = 5 n, BP = n, = 5 mv, = / i =,6 mv M8ZS_ j i i e t / ( o i o i deální odezva t ( t) ( t ) i i ynamická chyba BN j t BP / = 5, = Hz, = MHz, = / = 6 ns. = k, = nf, i = s, i = / i = 6 khz. = mv, i = ms, = V t i

24 Neinvertjící zapojení Nábojové zesilovače nvertjící zapojení piezosnímač p Q s i piezosnímač i Q s Q ( i s ) Q svodová kapacita kabel s integrační kapacita i i s s Q i i Q s piezosnímač Q ozdílový nábojový zesilovač kabel i Potlačení vliv kapacity kabel s Kmitočtová charakteristika zesilovače Q - db/dek 8 i Q/ Q q / i 6 + db/dek riboelektrický jev 5 6 m m ps M8ZS_ [Hz]

25 Potlačení svodových prodů Zesilovač s aktivním stíněním Zesilovač s dvojím stíněním zdroj signál kabel zdroj signál kabel S S i i Potlačení svod na vstp zesilovače Potlačení povrchového svod tištěného spoje M Z M N svodové prody r m telon laminát povrchový a vnitřní odpor laminát zvýšená vlhkost - redkce až o řády skleněné nebo telonové průchodky M8ZS_ 5

26 M8ZS_ 6 ozdílový zesilovač s asymetrickým výstpem ( ) M M ) ( k k k k M ) ( O O O M M M M M M M M c BP BN k k k i i π np nn n m n

27 Zapojení rozdílových zesilovačů ozdílový zesilovač ozdílový zesilovač s měnitelným zesílením M 5k Z,5,5 M 5k M,5 Z M 5k ozdílový zesilovač s jedním elektrometrickým vstpem M M 5k Z ozdílový zesilovač s rozdílovým výstpem,, Z Z zesílení M8ZS_ 7

28 ozdílový zesilovač s rozdílovým výstpem F N+ O- N+ O- OM OM O+ O+ O- F N+ N- OM F, O+ F F F N+ OM O- N+ OM O- O N F O N F F F F O+ F O+ M8ZS_ 8

29 symetrické přístrojové zesilovače Přístrojové zesilovače Symetrický přístrojový zesilovač Z Z Z zesílení Z Z Z Z Z Symetrický přístrojový zesilovač s lineární změno zesílení Z Z zesílení Z pro M8ZS_ 9

30 Přístrojové zesilovače s potlačením sohlasných napětí Zesilovač s aktivním stíněním Zesilovač s vlečným napájením stíněný kabel -N Z 5 SENSE -N Z 5 SENSE Z O Z O +N Z 5 EF z +N Z 5 EF z Z oddělovací zesilovač +5V -5V měnič Z oddělovací zesilovač Potlačení svodových odporů a kapacit kabel (symetrizace) zolované napájení vstpního elektrometrického stpně (pro velké c ) M8ZS_

31 Přístrojový zesilovač s prodovým výstpem přístrojový zesilovač N EF r r -N r Z 5 6 prodový zdroj Z 7 Z Z +N 8 r = m až m, až m, 8 m m 7 r M8ZS_

32 Přístrojové zesilovače s rozdílovým prodovým vstpem ozdílový prodový zesilovač elektronický ampérmetr Z Z Z 8 ozdílový prodový zesilovač Z = = je = 5 = 6, 7 = Z Z 6 plikace: dierenční otodioda dvokvadrantová otodioda jednodimensionální PS sensor M8ZS_

33 zolační zesilovače d Z M log M log ( ) ( ) Zesilovače s trao vazbo S S S S s terminálový izolační zesilovač s trao vazbo vstpní zesilovač výstpní zesilovač Zesilovač s kapacitní vazbo FB M FB -N +N Z m MO. EMO. m Z O N O + + bdící obvody NZ NZ - MĚNČ - M p + B - B napájecí zdroj Linearita,% modlační kmitočet až MHz zolační napětí až 5 kv Linearita,% Modlační kmitočet až MHz M8ZS_ zolační napětí až kv

34 zolační zesilovače optické Modlační optický izolační zesilovač F + B + B Linearita,% F F F k F n F n, až,5 modlátor optron demodlátor Modlační kmitočet až MHz Mezní kmitočet MHz zolační napětí až kv až kv + B - B Přímo vázané optické izolační zesilovače B B Z F F F F F F Z optrony Z Z F F lineární dvojitý optron n n n k k n k n n k Linearita,% Mezní kmitočet MHz M8ZS_ zolační napětí až kv až kv

35 Zpracování signálů odporových, kapacitních a indktivních snímačů Elektrické parametry typických snímačů Obvody potenciometrických snímačů Obvody odporových můstků - napěťové a prodové napájení Obvody odporových můstků - zesilovače Obvody odporových můstků - a drátové připojení Obvody odporových můstků - a 6 drátové připojení Spínačový detektor Obvody kapacitních snímačů Obvody kapacitních snímačů dierenční snímač Lineární dierenciální transormátor ndktosyn esolver Převodníky číslo úhel a úhel číslo 5

36 Elektrické parametry typických snímačů yp snímače ozsah hodnot eplotní rozsah Potenciometrické snímače enzometrické snímače Kapacitní snímače Nábojové snímače ndkčnostní a ndktivní snímače Fotodiodové snímače Odporové snímače teploty kaž M,5,5 pf až 5 pf p až p mh až 5 mh p až m Pt až k Ni až k N, P až M - o až 85 o - 6 o až 8 o - 55 o až 5 o Polovodičové snímače teploty - mv/k, mv/k, /K, /K - 55 o až 5 o ermočlánky K (r-ni) V/K J (-Ni) 5 V/K S (Pt-Pth9) 6, V/K - o až o - o až 7 o o až 5 o 6

37 Obvody potenciometrických snímačů Zatížený potenciometr (-a) p a p z /,5,5 z = a a a a k a( a) k a( a) d da k( a ) k a(a ) z k p a max(( a,5 ),5 k,5 Linearizovaný potenciometr / = /,75 / =,6 (-a) p,5,5 a p,5,5 a a( k a) a ( a) k,5,5,75 a a( a aa ) a( a)( a b) 7

38 Obvody odporových můstků - napěťové a prodové napájení Napěťově napájený můstek / NL[%/%] +,5 / + +,5 / Prodově napájený můstek i /i NL[%/%] +,5 /

39 Obvody odporových můstků - zesilovače Odporový můstek s rozdílovým operačním zesilovačem 5 ( 5 ) BP BN, 5 Linearizované odporové můstky

40 Obvody odporových můstků - a drátové připojení drátové připojení drátové připojení r = 5 V r = 5 V = 5 = 5 = 5 = 5 / =,5 / =,5 = 5 vedení / =,5 = 5 = 5 = vedení / =,5 = 5 pro,5% r / pro,75% 8 r

41 Obvody odporových můstků - a 6 drátové připojení drátové připojení 6 drátové připojení i = / odpory přívodů power odpory přívodů sense sense power plně eliminje vliv odpor přívodů prodové napájení linearizje př. char. střídavé napájení eliminje vliv termoelektrických napětí

42 Spínačový detektor (t) šm sin snímač + (t) S (t) P s(t) t s(t) s( t) s( t) sign s( t) sign s( t) ( ) s t sin(n ) st, n,,... n sin( t sin( t sin( t s s sin( t s s m) ) m )sin t m n )sin t m s s cosm K sin(n ) st n,,, /,, Synchronní detekce eliminje sdé a potlačje liché harmonické složky signál i / s t

43 Snímače s proměnno plocho překrytí Snímače s proměnno vzdáleností elektrod Neinvertjící zapojení Obvody kapacitních snímačů 8 [db] - db/dek S d S S S d S j j S d d d d S S d d + / +( / ) 6 + db/dek ( ) [Hz] m nvertjící zapojení j j Kmitočet bdícího signál m

44 Obvody kapacitních snímačů dierenční snímač E Z 5 8 E E 7 Z 9 Z E Z BF5 5 ( 6 ) 6 Z Fázovací článek ( ) sin ( ) 6( t) sign s( t) ( t) t m t 5s m 6 j / / j

45 Lineární dierenciální transormátor N i sin t j M jm N N N M M M N M M M l l i N Z Z jm jl N N Z N7 BF5 5 n L L / 5 / ( t) m sin ( t) ( t) sign s( t) ( t) Kmitočtová selektivita synchronního detektor 5( t) m i n sin n t / 5

46 Obvody LV 5 vodičové zapojení vodičové zapojení Osc 598 Osc 698 Filtr +B -B Filtr Ot B Filtr Ot Filtr vodičové zapojení poloviční můstek Osc 698 B Filtr Ot typ ot ot linearita 598 Hz khz V m, % 698 Hz khz V m, %

47 ndktosyn Polohový lineární transormátor pohyblivá vintí, pevné vintí (t) (t) (t) (t) n p p t p p(n +,5) p sint sin (t ) sint cos (t ) (t ) cos t (t ) Napájení do rotor Selsyn statorová vintí posntá o o, rotorové vintí a S Mr M M cos a a r S S S sin a sin t sina sin t sina sin t a odpovídá Napájení do stator ( t) r S sin t a 7

48 esolver r statorová vintí posntá o 8 o, rotorové vintí posntá o 8 o napájení obo statorových vintí - otáčení pravoúhlých sořadnic o a s r s r sint sint sina cosa sint cosa sina sin t s r napájení jednoho statorového vintí - transormace polárních sořadnic na kartézské s s r sint sina sint s r cosa sint Scottův transormátor Přenos úhl pootočení resolverem sint sina resolver resolver N N / N / a a N N r sint cosa a sint 8

49 Převodník číslo - úhel Převodníky číslo úhel a úhel číslo Parametry: sina M - sina r sint resolver rozlišitelnost až 6 bitů -n /6 o přesnost: až bitů rychlost sledování: d/dt (rad/s) = až rad/s - r sint a r sint cosa M - cosa r sint Převodník úhel - číslo resolver r cosa sint M a ázový detektor r sint r sina sint M směr čítání scilátor vratný čítač iltr a 9

50 Zpracování signálů snímačů teploty Parametry teplotních snímačů Obvody platinových snímačů teploty říbodová linearizace Pt snímačů Obvody P a N snímačů teploty ečnová linearizace Polovodičové snímače teploty LM5, MP niversální obvod Obvody termočlánků 5

51 Elektrické parametry typických snímačů yp snímače yp ozsah hodnot eplotní rozsah Odporové snímače teploty Pt Ni N, P až k až k až M - o až 85 o - 6 o až 8 o - 55 o až 5 o Polovodičové snímače teploty Band gap Band ap - mv/k, mv/k, /K, /K -55 o až 5 o - 55 o až 5 o ermočlánky yp snímače materiál eplotní koeicient eplotní rozsah Konstantan,8 V/ o - o až o J Fe Konstantan 5,7 V/ o - o až 7 o E hromel Konstantan 6,9 V/ o - o až o K hromel lmel,5 V/ o - o až o S Pt Pt+%h 6, V/ o o až 5 o Pt Pt+%h +5%h +6%h 6, V/ o 5 V/ o o až 6 o o až 8 o 5

52 6,98.,58. řídrátové připojení snímače Obvody platinových snímačů teploty 6 9,98.,58.,7. o až + 85 o - až Vlastnosti: prodové napájení částečná eliminace odporů přívodů redkce počt OZ Pt , 6 7 Pt Pt Pt 5 6 5

53 6,98.,58. Čtyřdrátové připojení snímače Obvody platinových snímačů teploty o až + 85 o 6 9,98.,58.,7. - až Vlastnosti: r prodové napájení úplná eliminace odpor přívodů Pt nezávislé nastavení nly a zesílení OZ Pt r Pt r ( ) Pt r 5

54 5 5 q q q q q q q q L říbodová linearizace q q q q L L L L L r q q q q r L L L r q q L r q q q q q q q L q L q q q q q q q L q q L q L q L

55 Linearizační obvody Pt snímačů teploty Prodový zdroj se záporným vnitřní odporem N Zpětnovazební zapojení obvod pro Pt snímač + 5 linearita r Pt nla zesílení Pt q L Pt: pt ( o ) =, pt ( o )= 78, pt ( o ) = 56, L = -,59 k r r Pt r Pt 5 5 q 5 Pt Pt r q ž o, až V L = -,5 k, = 5, = k, = 9,9 k redkce nelinearity z,8% na,% z rozsah Pt, až o, ž V, r = 7 V, = = k, = k, = k, 5 = M, redkce nelinearity z,6% na,% z rozsah 55

56 5 5, ,95. 5 Obvody P snímačů teploty L P L r 5 P L P P q q[ ] 5 říbodová linearizace L q q q q q q q q r P L P P (5 o ) = k, P ( o ) = 8, P (5 o ) =, P ( o ) = 76, L = 85 až o, m = až V, r =,5 V, = L = 85, = 76, = 56

57 Obvody N snímačů teploty r B e N Q odpor při teplotě = 89K, tj. 5 o B =5K až 7K materiálová konstanta 5 N N L L L ečnová linearizace d d B / B / L m q[ ] 5 r N L L N (5 o ) = k, B =, N ( o ) =,9 k, N (5 o ) = 5,95 k, N ( o ) =,587 k, až o, až V, r =,5 V, L = 5,955 k 57

58 ranzistorová dioda Polovodičové snímače teploty Snímač Band ap + B BE,8,6,, BE [V] k BE BE mv d q / - mv/k q[k] K Převod na mv/ BE S 5 5 [mv/k], [mv/k],8 [mv/k] = [mv/k] ln BE BE ln k ln, mv / q mv / K K [mv/k] r = -,5V,7 r q = o ( = 7 K) =,7 V typ citlivost rozsah q = [mv/ o ] q = k, r = -,5 V, = 9,6 k, = k MP5(6) mv/ o o - 5 o MP6 mv/ o - o - 5 o L5 mv/ o ž 6 o 58

59 eplotně závislý prodový zdroj BE S S = /K S BE Polovodičové snímače teploty / S / S k S ln ln S q S K BE 8, 58 s i + r Snímač teploty s implsním výstpem elta sigma modlátor s S Z - r t i K s k Q r typ citlivost rozsah 59 /K -55 o - 5 o LM5 /K - o - 5 o 7(8,9) (,5) /K ž 6 o k Q t t o K typ citlivost rozsah 78 /K -55 o - 5 o LM7 /K - o - 5 o 7(8,9) (,5) /K ž 6 o typ rozlišitelnost citlivost přesnost MP () 6 bit, o /LSB o MP 5(6) bit,5 o /LSB,5 o 59

60 Obvody termočlánků q M q q kov kov kov kt M q nvertjící zapojení typ kov (+) kov (-) k t [V/ o ] ozsah teplot [ o ] J Fe -Ni 5, - až K r Ni l Ni 9, - až S Pt Pt %h, až 5 Můstkové + r zapojení izotermická svorkovnice + r - r izotermická svorkovnice 5 N8 5 N8 7 termočlánek - + až o až V termočlánek až o až V a k t O k t / q r a = -, mv/ o 7 6 O k t / q a k t r 6 5

61 Monolitické obvody termočlánků 59, 595, 596, 597 O k eplotní kompenzace O k O k t k k t typ termočlánek rozsah citlivost stabilita 59(5) J -55 o - 5 o mv/ o o 595(6) K - o - 5 o mv/ o o 89(5) J,K -5 o 5 mv/ o,5 o / o 896(7) J,K 5 o -5 o 5 mv/ o,5 o / o 6

62 niversální obvod rozhraní 6

63 niversální obvod rozhraní 6