Микроэлектронные измерительные преобразователи (606,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

Стр.7

УДК 681.518+621.38 ББК 32.965 Т58 Топильский В. Б. Т58 Микроэлектронные измерительные преобразователи : учебное пособие / В. Б. Топильский.—5-е изд., электрон.—М. : Лаборатория знаний, 2024.—496 с.— Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10".— Загл. с титул. экрана.—Текст : электронный. ISBN 978-5-93208-754-1 В учебном пособии рассмотрен комплекс вопросов, связанных с аналоговой и аналого-цифровой схемотехникой информационно-измерительных систем (ИИС) и систем управления. Подробно описаны компоненты таких систем (микроэлектронные сенсоры, усилители сигналов, аналого-цифровые преобразователи и устройства отображения информации). Приведены схемы включения элементов ИИС и систем сбора данных (ССД), анализ их погрешностей, программы схемотехнического моделирования элементов ССД в пакете Multisim фирмы National Instruments. Студентам и аспирантам, обучающимся по направлению «Информатика и вычислительная техника», преподавателям соответствующих дисциплин, практическим специалистам, занимающимся разработкой и эксплуатацией ИИС различного назначения. УДК 681.518+621.38 ББК 32.965 Деривативное издание на основе печатного аналога: Микроэлектронные измерительные преобразователи : учебное пособие / В. Б. Топильский.—М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012.—493 с. : ил.—ISBN 978-5-9963-0635-0. В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации ISBN 978-5-93208-754-1 © Лаборатория знаний, 2015

Стр.3

Оглавление Предисловие ............................................7 Введение ...............................................9 Список основных сокращений.............................13 Глава 1. Общие сведения о датчиках физических величин и измерительных схемах..........................17 1.1.Классификациядатчиков..........................17 1.2.Генераторныедатчики сигналов .................... 18 1.2.1. Датчикинапряжения .......................19 1.2.2. Датчикитока ..............................22 1.2.3. Датчикизаряда ............................24 1.3.Параметрическиедатчики сигналов ................. 28 1.3.1. Последовательные цепи и делители напряжения ...............................29 1.3.2. Мостовыеизмерительныесхемы............... 32 1.3.3. Мостыпеременноготока ..................... 43 1.3.4. Подключение датчиков к измерительным схемам ...................................47 1.3.5. Термокомпенсациярезистивного моста ......... 52 1.3.6. Аналоговыйинтерфейс «токоваяпетля» ........ 56 1.4.Датчики симпульснымвыходом .................... 61 Глава 2. Усилители сигналов сенсоров ..................... 65 2.1.Параметрыинтегральныхоперационныхусилителей . . . 65 2.2. Классификация интегральных операционных усилителей .....................................76 2.3. Анализпогрешностейусилителей................... 80 2.3.1. Методыанализаусилителей .................. 80 2.3.2. Структурапогрешностейусилителей ........... 87

Стр.4

4 Оглавление 2.4. Разновидности специализированныхОУ ............. 92 2.4.1. Измерительныеусилители ................... 92 2.4.2. Усилители с модуляцией и демодуляцией сигнала ..................................100 2.4.3. ДвухканальныеОУ ........................104 2.4.4. Усилители с периодической компенсацией дрейфануля(ПКД-усилители) ............... 107 2.4.5. ПрограммируемыеОУ......................114 2.4.6. ТокоразностныеОУ(усилители Нортона) ...... 117 2.4.7. ИзолирующиеОУ..........................125 2.5.ОднополярноепитаниеОУ ........................129 2.6.Шумыусилительныхсхем ........................138 Глава 3. Датчики физических величин ..................... 148 3.1.Оптоэлектронныедатчики ........................148 3.1.1. Фоторезисторы............................151 3.1.2. Фотодиоды ...............................159 3.1.3. Фоточувствительные приборы с зарядовойсвязью.........................169 3.1.4. Аналоговые координатно-чувствительные фотоприемники ...........................182 3.1.5. Пироэлектрическиефотоприемники .......... 186 3.1.6. ПолупроводниковыеИК-излучатели .......... 191 3.1.7. Полупроводниковые лазеры ................. 200 3.2.Датчикитемпературы............................204 3.2.1. Металлическиетермометрысопротивлений .... 206 3.2.2. Терморезисторы...........................210 3.2.3. Термопары ...............................218 3.2.4. Полупроводниковыедатчикитемпературы..... 226 3.3.Датчикидеформацииисмещения .................. 232 3.3.1. Металлические тензодатчики ................ 232 3.3.2. Полупроводниковые тензодатчики ........... 236 3.3.3. Пьезоэлектрические датчики ................ 244 3.3.4. Емкостныедатчики ........................254 3.4.Датчикимагнитногополя.........................266 3.4.1. ДатчикинаэффектеХолла .................. 266 3.4.2. Магниторезисторы.........................272 3.5.Ультразвуковыедатчики .........................279

Стр.5

Оглавление 5 Глава 4. Устройства отображения информации (УОИ) ........ 293 4.1.КлассификацияихарактеристикиУОИ ............. 293 4.2.Светоиндикаторныедиоды(СИД) .................. 298 4.3.Жидкокристаллическиеиндикаторы(ЖКИ) ......... 309 4.4. Газоразрядныеиндикаторы .......................314 4.5.Электролюминесцентныеиндикаторы(ЭЛИ) ......... 319 Глава 5. Системы сбора данных (ССД) измерительных преобразователей ..............................323 5.1.Общиесведения об интегральныхССД............... 323 5.1.1. АрхитектураССД..........................323 5.1.2. Процессыдискретизациифункций ........... 325 5.1.2.1. Квантование вовремени................ 325 5.1.2.2. Квантованиепоуровню ................ 333 5.1.2.3. Влияние погрешности квантования наполнуюпогрешностьпреобразования . . 337 5.1.3.ОсновныехарактеристикиЦАП/АЦП ......... 340 5.1.3.1. Статические параметрыЦАП/АЦП ...... 340 5.1.3.2.Динамические параметрыЦАП/АЦП..... 343 5.1.4.ПодключениедатчиковкССД ................ 344 5.2.Цифро-аналоговые преобразователи ................ 357 5.2.1.ПараллельныйЦАПс весовымирезисторами . . . 357 5.2.2.ПараллельныйЦАПнаматрицеR-2R.......... 359 5.2.3.ПараллельныеЦАПстоковымиключами ...... 363 5.2.4.Сегментированные резистивныеЦАП ......... 366 5.2.5.ЦАПнакоммутируемыхконденсаторах........ 370 5.2.6.БиполярныеЦАП..........................373 5.3.Аналого-цифровые преобразователи(АЦП) .......... 377 5.3.1.КлассификацияАЦП.......................377 5.3.2.БыстродействующиеАЦП................... 378 5.3.2.1. ПараллельныеАЦП................... 378 5.3.2.2. КонвейерныеАЦП .................... 382 5.3.3.НеинтегрирующиеАЦПуравновешивания ..... 387 5.3.3.1. АЦП развертывающего уравновешивания .................... 388 5.3.3.2.АЦПследящегоуравновешивания ....... 390 5.3.3.3.АЦПпоразрядногоуравновешивания .... 392 5.3.3.4. Оценка характеристик АЦП уравновешивания .................... 395 5.3.4.ИнтегрирующиеАЦП ...................... 398 5.3.4.1.АЦПдвухтактного интегрирования ...... 398

Стр.6

6 Оглавление 5.3.4.2. АЦП с промежуточным преобразованием в частоту(АЦП-ППЧ) ................. 403 5.3.4.3.Сигма-дельтаАЦП .................... 411 5.4.ФункциональныеустройстваЦАП-АЦП ............ 422 5.4.1.Источникиопорныхнапряжений ............. 422 5.4.1.1. СтабилитронныеИОН ................. 422 5.4.1.2. ИОН на биполярных транзисторах (bandgap) ........................... 428 5.4.1.3. Источники опорного напряжения науниполярныхтранзисторах(XFET) .... 432 5.4.2.Аналоговыеустройствавыборкиихранения .... 435 Приложения...........................................443 Приложение 1. Моделированиеизмерительныхусилителей.... 443 П1.1. МоделированиеИОУнаодномОУ ............ 443 П1.2. МоделированиеИОУнадвухОУ ............. 449 П1.3. МоделированиеИОУнатрехОУ ............. 452 Приложение 2. МоделированиеМДМ-усилителей ............ 454 Приложение 3. Моделирование усилителей с периодической компенсациейдрейфануля ................. 460 П3.1. Исследование работы схемы одноканальногоПКД-усилителя............. 460 П3.2. Исследование работы схемы двухканальногоПКД-усилителя ............ 463 Приложение 4. Моделированиеинтегрального тензомоста ..... 466 П4.1. Моделирование температурной чувствительности тензомоста ............... 467 П4.2. Методика и пример расчета параметров модели..................................470 Приложение 5. Моделирование интегральных емкостных датчиков ................................473 П5.1. Однополярныйемкостнойдатчик ............ 474 П5.2. Дифференциальныйемкостнойдатчик ....... 476 Приложение 6. Краткоеруководство пользователя Multisim . . . 484 П6.1. Основыработы с программойMultisim ........ 484 П6.2. Использование измерительных инструментов ............................487 Список литературы.....................................492

Стр.7