Preview

Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника

Расширенный поиск

Малошумящий программируемый усилитель постоянного тока с дистанционным управлением

https://doi.org/10.32603/1993-8985-2019-22-4-99-108

Полный текст:

Аннотация

Введение. В современной технике эксперимента известно направление, связанное с разработкой информационно-измерительных систем регистрации, предварительной обработки и анализа избыточных низкочастотных шумов (фликкер-шумов). В настоящее время из-за большого разнообразия целей и задач исследований такие измерительные системы представлены в виде частных решений. В то же время для автоматизации эксперимента весьма востребованы многоканальные измерительные комплексы с возможностью гибкой реконфигурации измерительного канала согласно поставленной задаче. Любой распределенный измерительный канал представлен в виде многокаскадной схемы с заданными функциями и параметрами каждого каскада, что затрудняет адаптацию измерительной системы к конкретным условиям и задачам эксперимента. Логичным решением описанной проблемы является глубокая унификация всех компонентов измерительного канала при сохранении высоких эксплуатационных характеристик. При этом одной из основных проблем является оценка собственных шумов электронных элементов, обеспечивающих изменение параметров усилителя.

Цель работы. Анализ собственных шумов электронных потенциометров, разработка концепции и исследование параметров малошумящего усилителя постоянного тока с высокой степенью унификации, возможностями внешнего электронного управления и встроенными алгоритмами коррекции характеристик.

Материалы и методы. Для достижения поставленного результата предложен способ измерения шумов электронных потенциометров и выполнены экспериментальные исследования.

Результаты. По результатам расчета и экспериментальных исследований показано, что удельные шумы электронных потенциометров соответствуют шумам металлопленочных резисторов, что делает возможным их использование в малошумящих каскадах усиления. Разработанные схемотехнические решения позволяют реализовать на базе электронных потенциометров унифицированный усилительный модуль с возможностью каскадирования для построения малошумящих измерительных трактов постоянного тока. Внешнее и внутреннее цифровое управление позволяет значительно повысить производительность измерительного тракта в целом и адаптировать его к широкому кругу решаемых задач.

Заключение. Предложен способ измерения шумов электронных потенциометров, проведены аналитические и экспериментальные исследования, разработан и исследован прототип малошумящего усилителя.

Об авторах

В. Э. Иванов
Тихоокеанский государственный университет
Россия
кандидат технических наук (2007), доцент кафедры автоматики и системотехники


Чье Ен Ун
Тихоокеанский государственный университет
Россия
доктор технических наук (1996), профессор (1997), заведующий кафедрой автоматики и системотехники


Список литературы

1. Chye En Un, Ivanov V. E. Universal Multichannel System for Low Frequency Noise Measurement // Int. Siberian Conf. on Control and Communications, 29–30 June 2017, Astana, Kazakhstan. doi: 10.1109/SIBCON.2017.7998532

2. Instrumentation Design for Gate and Drain Low Frequency Noise Measurements / G. Giusi, F. Crupi, C. Ciofi, C. Pace // IMTC Conf. Proc. 24–27 Apr. 2006, Sorrento, Italy, 2006. P. 1747–1750. doi: 10.1109/IMTC.2006.328224

3. Dedicated Instrumentation for Single-Electron Effects Detection in Si Nanocrystal Memories / C. Pace, F. Crupi, S. Lombardo, G.Giusi // IMTC Conf. Proc. 24–27 Apr. 2006, Sorrento, Italy, 2006. P. 1856–1859. doi: 10.1109/IMTC.2006.328280

4. Automatic Measurement System for the DC and Low-F Noise Characterization of Fets at Wafer Level / G. Giusi, O. Giordano, G. Scandurra, C. Ciofi, M. Rapisarda, S. Calvi // IEEE Intern. Instrumentation and Measurement Technology Conf. (I2MTC). 11–14 May 2015, Piza, Italy, 2015. P. 2095–2100. doi: 10.1109/I2MTC.2015.7151606

5. Dedicated Instrumentation for High Sensitive, Low Frequency Noise Measurement Systems / C. Ciofi, G. Giusi, G. Scandurra, B. Neri // Fluctuation and Noise Lett. 2004. Vol. 4, № 2. P. 385–402.

6. Ultra Sensitive Method for Current Noise Measurements / G. Giusi, F. Crupi, C. Ciofi, C. Pace // Review of Scientific Instruments. 2006. Vol. 77, № 1. P. 015107(1–5).

7. Chengqing Wei, Yong-Zhong Xiong, Xing Zhou. Test Structure for Characterization of Low-Frequency Noise in CMOS Technologies // IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement. 2010. Vol. IM-59, № 7. P. 1860–1865. doi: 10.1109/TIM. 2009.2028783

8. Scandurra G., Giusi G., Ciofi C. Multichannel Amplifier Topologies for High-Sensitivity and Reduced Measurement Time in Voltage Noise Measurements // IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement. 2013. Vol. 62, № 5. P. 1145–1153. doi: 10.1109/TIM.2012.2236719

9. Four Channels Cross Correlation Method for High Sensitivity Current Noise Measurements / C. Ciofi, G. Scandurra, R. Merlino, G. Cannatà, G. Giusi // Proc. of SPIE. Fluctuation and Noise. 2007. Vol. 6600. P. 660012(1–8).

10. Configurable Low Noise Amplifier for Voltage Noise Measurements / G. Scandurra, G. Cannata, G. Giusi, C. Ciofi // 22nd Intern. Conf. on Noise and Fluctuations (ICNF), 24–28 June 2013, Montpellier, France, 2013. P. 1–4. doi: 10.1109/ICNF.2013.6578999

11. Neri B., Pellegrini B., Saletti R. Ultra Low-Noise Preamplifier for Low-Frequency Noise Measurements in Electron Devices // IEEE Trans. on Instrumentation and Measurements. 1991. Vol. IM-40, № 1. P. 2–6. doi: 10.1109/19.69939

12. Three-channel Amplifier for High-Sensitivity Voltage Noise Measurements / G. Giusi, F. Crupi, C. Ciofi, C. Pace // Review of Scientific Instruments. 2006. Vol. 77, № 1. P. 095104(1–5).

13. Giusi G., Crupi F., Pace C. Ultra Sensitive Low Noise Voltage Amplifier for Spectral Analysis // Review of Scientific Instruments. 2008. Vol. 79, № 1. P. 084701(1–6).

14. Ivanov V. E., Chye En Un. Simple Programmable Voltage Reference for Low Frequency Noise Measurements // J. of Physics: Conf. Series. 2018. Vol. 1015. P. 052011(1–5). doi: 10.1088/1742-6596/1015/5/052011

15. Иванов В. Э., Чье Ен Ун. Универсальные модули предварительной обработки для систем регистрации сигналов // Приборы. 2017. № 3 (201). С. 31–37.

16. Ivailo M. Pandiev. Analysis And Simulation Modeling of Programmable Circuits using Digital Potentiometers // Intern. J. of microelectronics and computer science. 2014. Vol. 5, № 4. P. 127–135.

17. Noise Analysis In Operational Amplifier Circuits. Application Report SLVA043B. Digital Signal Processing Solutions. Dallas, Texas: Texas Instruments, 2007. 23 p. URL: http://www.ti.com/lit/an/slva043b/slva043b.pdf (дата обращения: 02.07.2019)

18. Modbus over serial line for legacy applications only. URL: http://www.modbus.org/docs/PI_MBUS_300.pdf (дата обращения: 02.07.2019)


Для цитирования:


Иванов В.Э., Ен Ун Ч. Малошумящий программируемый усилитель постоянного тока с дистанционным управлением. Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2019;22(4):99-108. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2019-22-4-99-108

For citation:


Ivanov V.E., En Un C. Low Noise Programmable DC Amplifier with Remote Control. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2019;22(4):99-108. (In Russ.) https://doi.org/10.32603/1993-8985-2019-22-4-99-108

Просмотров: 40


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1993-8985 (Print)
ISSN 2658-4794 (Online)