2. есть в ответах на цибрий
Операционный усилитель - это электронный усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления, имеющий дифференциальный вход и обычно один выход. Напряжение на выходе может превышать разность напряжений на входах в сотни или даже тысячи раз.
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
Параметры, которые определяют качество операционных усилителей, принято разделять на три группы: эксплуатационные, точностные и динамические.
К основным эксплуатационным параметрам относят:
Минимальное и максимальное напряжения питания;
Потребляемый ток;
Наличие свойств Rail-to-Rail по входу и выходу;
Наличие входа Shutdown (отключение от нагрузки).
К основным точностным параметрам относят:
Напряжение смещения нуля VOS;
Коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС);
Коэффициент подавления пульсаций напряжения питания (КППНП) (другое наименование- коэффициент ослабления влияния нестабильности источников питания (КОНИП));
Входной ток IBIAS;
Спектральная плотность шума по напряжению en.
К основным динамическим параметрам относят:
Частоту единичного усиления (GBW);
Скорость нарастания выходного напряжения r.
Ограниченный объем статьи не позволяет пояснить физический смысл данных параметров. Однако они достаточно подробно разобраны во всех монографиях, посвященных принципам работы операционных усилителей, например в [1].
В теории ОУ [1] используется термин «идеальный операционный усилитель». В реальности приходится учитывать: высокий, но все-таки конечный коэффициент усиления; ненулевой входной ток; ненулевое выходное сопротивление; ограниченную полосу пропускания и т.д.
Выпускаемые промышленностью операционные усилители постоянно совершенствуются, их параметры «приближаются к идеальным». Однако улучшить все параметры одновременно технически невозможно (не говоря уже о нецелесообразности подобных мероприятий из-за стоимости полученного решения). Для того, чтобы расширить область применения ОУ, выпускаются различные их типы, в каждом из которых один или несколько параметров являются доминирующими, а остальные на обычном уровне (или даже чуть хуже). Это оправдано, так как в различных сферах применения от ОУ требуется высокое значение того или иного параметра, но не всех сразу. Отсюда вытекает классификация ОУ по назначению. В рамках данной статьи мы рассмотрим:
ОУ с малым энергопотреблением;
Низковольтные ОУ;
Малошумящие ОУ;
Прецизионные ОУ;
Высокоскоростные ОУ;
Высоковольтные ОУ;
ОУ общего назначения.
3. Датчик (сенсор, от англ. sensor) — понятие в системах управления, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал.
Широко встречаются следующие определения:
чувствительный элемент, преобразующий параметры среды в пригодный для технического использования сигнал, обычно электрический, хотя возможно и иной по природе, например — пневматический сигнал;
законченное изделие на основе указанного выше элемента, включающее, в зависимости от потребности, устройства усиления сигнала, линеаризации, калибровки, аналого-цифрового преобразования и интерфейса для интеграции в системы управления. В этом случае чувствительный элемент датчика сам по себе может называться сенсором.
датчиком называется часть измерительной или управляющей системы, представляющая собой конструктивную совокупность измерительных преобразователей, включающую преобразователь вида энергии сигнала, размещенную в зоне действия влияющих факторов объекта и воспринимающий естественно закодированную информацию от этого объекта.
датчик — конструктивно обособленная часть измерительной системы, содержащая один или несколько первичных преобразователей, а также один или несколько промежуточных преобразователей.
Эти определения соответствуют практике использования термина производителями датчиков. В первом случае датчик это небольшое, обычно монолитное устройство электронной техники, например, терморезистор, фотодиод и т. п., которое используется для создания более сложных электронных приборов. Во втором случае — это законченный по своей функциональности прибор, подключаемый по одному из известных интерфейсов к системе автоматического управления или регистрации. Например, фотодиоды в матрицах (фото) и др. В третьем и четвёртом определении акцент делается на том, что датчик является конструктивно обособленной частью измерительной системы, воспринимающей информацию, а следовательно обладающий самодостаточностью для выполнения этой задачи и определенными метрологическими характеристиками.
Классификация по виду выходных величин, в которую преобразуется входная величина[править | править исходный текст]
Неэлектрические
Электрические
Классификация по измеряемому параметру[править | править исходный текст]
Датчики давления
абсолютного давления
избыточного давления
разрежения
давления-разрежения
разности давления
гидростатического давления
Датчики расхода
Механические счетчики расхода
Перепадомеры
Ультразвуковые расходомеры
Электромагнитные расходомеры
Кориолисовые расходомеры
Вихревые расходомеры
Уровня
Поплавковые
Ёмкостные
Радарные
Ультразвуковые
Температуры
Термопара
Термометр сопротивления
Пирометр
Датчик концентрации
Кондуктометры
Радиоактивности (также именуются детекторами радиоактивности или излучений)
Ионизационная камера
Датчик прямого заряда
Перемещения
Абсолютный шифратор
Относительный шифратор
LVDT
Положения
Контактные
Бесконтактные
Фотодатчики
Фотодиод
Фотосенсор
Датчик углового положения
Сельсин
Преобразователь угол-код
RVDT
Датчик вибрации
Датчик Пьезоэлектрический
Датчик вихретоковый
Датчик механических величин
Датчик относительного расширения ротора
Датчик абсолютного расширения
Датчик влажности
Датчик дуговой защиты
Классификация по принципу действия[править | править исходный текст]
Оптические датчики (фотодатчики)
Магнитоэлектрический датчик (На основе эффекта Холла)
Пьезоэлектрический датчик
Тензо преобразователь
Ёмкостной датчик
Потенциометрический датчик
Индуктивный датчик
Классификация по характеру выходного сигнала[править | править исходный текст]
Дискретные
Аналоговые
Цифровые
Импульсные
Классификация по среде передачи сигналов[править | править исходный текст]
Проводные
Беспроводные
Классификация по количеству входных величин[править | править исходный текст]
Одномерные
Многомерные
Классификация по технологии изготовления[править | править исходный текст]
Элементные
Интегральные
Волоконно-оптические датчики
Оптоэлектроника — это довольно новая область науки и техники, которая появилась на стыке оптики и электроники. Следует заметить, что в развитии радиотехники с самого начала ХХ века постоянно прослеживалась тенденция освоения электромагнитных волн все более высокой частоты.
Оптическое волокно обычно бывает одного из двух типов: одномодовое, в котором распространяется только одна мода (тип распределения передаваемого электромагнитного поля), и многомодовое — с передачей множества (около сотни) мод.
Конструктивно эти типы волокон различаются только диаметром сердечника — световедущей части, внутри которой коэффициент преломления чуть выше, чем в периферийной части — оболочке.
В медицинской технике используются как многомодовые, так и одномодовые оптические волокна. Многомодовые волокна имеют большой (примерно 50 мкм) диаметр сердечника, что облегчает их соединение друг с другом. Но поскольку групповая скорость света для каждой моды различна, то при передаче узкого светового импульса происходит его расширение (увеличение дисперсии). По сравнению с многомодовыми у одномодовых волокон преимущества и недостатки меняются местами: дисперсия уменьшается, но малый (5 – 10 мкм) диаметр сердечника значительно затрудняет соединение волокон этого типа и введение в них светового луча лазера.
применение в подобных линиях только одномодовых оптических волокон.
Необходимо отметить общие достоинства оптических волокон:
широкополосность (предполагается до нескольких десятков терагерц);
малые потери (минимальные 0,154 дБ/км);
малый (около 125 мкм) диаметр;
малая (приблизительно 30 г/км) масса;
эластичность (минимальный радиус изгиба 2 MM);
механическая прочность (выдерживает нагрузку на разрыв примерно 7 кг);
отсутствие взаимной интерференции (перекрестных помех типа известных в телефонии "переходных разговоров");
безындукционность (практически отсутствует влияние электромагнитной индукции, а следовательно, и отрицательные явления, связанные с грозовыми разрядами, близостью к линии электропередачи, импульсами тока в силовой сети);
взрывобезопасность (гарантируется абсолютной неспособностью волокна быть причиной искры);
высокая электроизоляционная прочность (например, волокно длиной 20 см выдерживает напряжение до 10000 B);
высокая коррозионная стойкость, особенно к химическим растворителям, маслам, воде.
Современные волоконно-оптические датчики позволяют измерять почти все. Например, давление, температуру, расстояние, положение в пространстве, скорость вращения, скорость линейного перемещения, ускорение, колебания, массу, звуковые волны, уровень жидкости, деформацию, коэффициент преломления, электрическое поле, электрический ток, магнитное поле, концентрацию газа, дозу радиационного излучения. На использовании пучков таких волокон основывается вся техника эндоскопии.
С помощью волоконно-оптических датчиков с оптоволокном в качестве линии передач можно измерять следующие физические величины:
датчиком проходящего типа: температуру (на основе измерения изменения постоянной люминесценции в многомодовых волокнах, в диапазоне 0 – 70 °С с точностью ± 0,04 °С);
датчиком отражательного типа: концентрацию кислорода в крови (происходит изменение спектральной характеристики, детектируется интенсивность отраженного света, оптоволокно — пучковое, с доступом через катетер).
Если же оптическое волокно в датчике использовать в качестве чувствительного элемента, то возможны следующие применения:
интерферометр Майкельсона позволяет измерять пульс, скорость кровотока: используя эффект Доплера можем детектировать частоту биений — используются как одномодовое, так и многомодовое волокна; диапазон измерений: 10-4 – 108 м/с.
на основе неинтерферометричекой структуры возможно построить датчик, позволяющий определять дозу ионизирующего излучения, используемое физическое явления — формирование центра окрашивания, детектируемая величина — интенсивность пропускаемого света.
Рис.1 Волоконно-оптический датчик проходящего типа
Рис.2 Волоконно-оптический датчик отражательного типа
основными элементами волоконно-оптического датчика, являются: оптическое волокно, светоизлучающие (источник света) и светоприемные устройства, оптический чувствительный элемент.
Кроме того, специальные линии необходимы для связи между этими элементами или для формирования измерительной системы с датчиком. Далее, для практического внедрения волоконно-оптических датчиков необходимы элементы системной техники, которые в совокупности с вышеуказанными элементами и линией связи образуют измерительную систему (Рис. 3).
Классификация основных структур волоконно-оптических датчиков:
с изменением характеристик волокна (в том числе специальных волокон);
с изменением параметров передаваемого света;
с чувствительным элементом на торце волокна.