Spis treści - Wydawnictwo AGH

Spis treœci
Od Autora .............................................................................................................
7
1. Przetwornik pomiarowy, pojêcia podstawowe, kryteria jakoœci ................
9
2. Metody analizy i projektowania przetworników pomiarowych
przy u¿yciu uniwersalnych programów
analizy uk³adów elektronicznych ...................................................................
2.1. Uniwersalne programy analizy uk³adów elektronicznych;
geneza i podstawowe w³asnoœci ................................................................
2.2. Modelowanie podzespo³ów elektronicznych ............................................
2.2.1. Podzespo³y pasywne typu 4, L, C ..................................................
2.2.2. Model diody z³¹czowej ...................................................................
2.2.3. Model tranzystora bipolarnego .......................................................
2.2.4. Modele wzmacniaczy operacyjnych ...............................................
17
17
20
22
23
25
26
3. ród³a sygna³ów pomiarowych ......................................................................
3.1. Mostek niezrównowa¿ony jako przetwornik sygna³u ...............................
3.2. Linearyzacja charakterystyki mostka niezrównowa¿onego
z jednym elementem czynnym ..................................................................
3.3. W³asnoœci mostka niezrównowa¿onego
z dwoma i czterema elementami czynnymi ...............................................
3.4. Przyk³ad obliczania parametrów mostka niezrównowa¿onego ................
31
32
4. Wzmacniacz ró¿nicowy ..................................................................................
4.1. Regulacja wzmocnienia wzmacniacza ró¿nicowego ................................
4.2. Wzmacniacz pomiarowy z trzema wzmacniaczami operacyjnymi ...........
4.3. Wzmacniacz pomiarowy z dwoma wzmacniaczami operacyjnymi ..........
43
53
54
56
5. Tor wzmacniaj¹cy z przetwarzaniem ............................................................
60
6. Wzmacniacze pr¹du zmiennego ....................................................................
66
7. Demodulatory synchroniczne .........................................................................
75
36
39
41
3
8. Filtry wyjœciowe ..............................................................................................
8.1. Filtr dolnoprzepustowy drugiego rzêdu
o wielokrotnym sprzê¿eniu zwrotnym ......................................................
8.2. Filtr dolnoprzepustowy drugiego rzêdu
o dodatnim sprzê¿eniu zwrotnym ..............................................................
8.3. Przyk³ad obliczania parametrów
filtru dolnoprzepustowego typu Butterwortha
jako filtru wyjœciowego wzmacniacza z przetwarzaniem .........................
81
9. Generatory samowzbudne ..............................................................................
9.1. Generatory liniowe ....................................................................................
9.1.1. Generator z czwórnikiem Wiena ....................................................
9.1.2. Generator z czwórnikiem Wiena wyposa¿ony
w uk³ad automatycznej regulacji wzmocnienia ..............................
9.1.3. Generator z przesuwnikami fazowymi ...........................................
9.1.4. Generator z filtrem pasmowym ......................................................
9.1.5. Generator z integratorami ...............................................................
9.2. Generatory nieliniowe ...............................................................................
9.2.1. Komparator z histerez¹ zbudowany
przy u¿yciu wzmacniacza operacyjnego ........................................
9.2.2. Generator nieliniowy z jednym wzmacniaczem operacyjnym .......
9.2.3. Nieliniowy generator z integratorem aktywnym
i komparatorem z histerez¹ .............................................................
94
94
96
10. Tor pomiarowy z modulacj¹ czêstotliwoœci ..................................................
10.1. Przetworniki sygna³u parametrycznego na czêstotliwoœæ .......................
10.1.1. Bezpoœredni przetwornik ma³ych zmian εR
na czêstotliwoœæ ...........................................................................
10.2. Przetworniki napiêcie/czêstotliwoœæ .......................................................
10.2.1. Przetwornik napiêcie/czêstotliwoœæ
z kompensacj¹ ³adunku ...............................................................
10.2.2. Modulator sigma/delta
(przetwornik napiêcie/czêstotliwoœæ z obcym zegarem) .............
11. Pomiarowe demodulatory czêstotliwoœci
– przetworniki czêstotliwoœæ/napiêcie ...........................................................
11.1. Demodulator czêstotliwoœci
z uœrednianiem impulsów standaryzowanych przez ró¿niczkowanie .....
11.2. Demodulator czêstotliwoœci
z uœrednianiem impulsów standaryzowanych przez uniwibrator ............
11.3. Demodulacja czêstotliwoœci z wykorzystaniem uk³adu
synchronicznej pêtli fazowej PLL ...........................................................
4
86
88
89
98
99
102
103
108
109
110
112
113
114
118
121
121
123
127
128
130
131
12. Analogowe uk³ady obróbki sygna³ów ............................................................
12.1. Dodawanie i odejmowanie sygna³ów ......................................................
12.2. Uk³ady logarytmuj¹ce i alogarytmuj¹ce ..................................................
12.3. Mno¿enie i dzielenie sygna³ów ...............................................................
12.3.1. Mno¿enie sygna³ów – krótki rys historyczny .............................
12.3.2. Uk³ad mno¿¹cy o zmiennej transkonduktancji ...........................
12.3.3. Uk³ad mno¿¹cy z modulacj¹ wysokoœci
i szerokoœci impulsów .................................................................
12.3.4. Elektromechaniczny przetwornik
do pomiaru mocy mechanicznej ..................................................
12.3.5. Dzielenie sygna³ów .....................................................................
12.4. Ca³kowanie i ró¿niczkowanie ..................................................................
12.4.1. Integratory – uk³ady ca³kuj¹ce ....................................................
12.4.2. Uk³ady ró¿niczkuj¹ce ..................................................................
134
134
136
139
139
142
144
147
148
149
149
152
13. Korektory w³asnoœci dynamicznych ..............................................................
13.1. Korektory szeregowe ...............................................................................
13.1.1. Korektor bierny ...........................................................................
13.1.2. Korektor czynny ..........................................................................
13.1.3. Dobór parametrów korektora ......................................................
13.2. Korekcja dynamiczna ..............................................................................
13.2.1. Korekcja dynamiczna termometru oporowego
w warunkach zmiennego wspó³czynnika wymiany ciep³a .........
157
158
160
161
162
164
14. Przetworniki sygna³ów elektrycznych ...........................................................
14.1. Przetworniki wartoœci skutecznej ............................................................
14.2. Przetworniki wartoœci œredniej wyprostowanej .......................................
14.3. Przetworniki wartoœci szczytowej ...........................................................
170
170
175
181
15. Wzmacniacze izoluj¹ce – separatory ............................................................
15.1. Separatory sygna³ów analogowych .........................................................
15.2. Separacja cyfrowych systemów akwizycji danych pomiarowych ...........
15.2.1. Separacja przedmultiplekserowa .................................................
15.2.2. Separacja pomultiplekserowa ......................................................
183
183
188
188
189
167
16. Uk³ady próbkuj¹co-pamiêtaj¹ce ................................................................... 191
17. Przetworniki analogowo-cyfrowe (A/C) .......................................................
17.1. Równoleg³y przetwornik A/C typu FLASH ............................................
17.2. Przetwornik A/C z podwójnym ca³kowaniem .........................................
17.3. Przetwornik A/C z kompensacj¹ wagow¹ ...............................................
196
196
198
200
5
18. Zintegrowane przetworniki pomiarowe ........................................................
18.1. Przetworniki wielkoœci nieelektrycznych
wykorzystywane w konstrukcjach zintegrowanych ................................
18.1.1. Piezorezystory .............................................................................
18.1.2. Czujniki pojemnoœciowe .............................................................
18.1.3. Czujniki z akustyczn¹ fal¹ powierzchniow¹ ASW .....................
18.1.4. Czujniki rezonansowe .................................................................
18.1.5. Termostosy ...................................................................................
18.1.6. Czujniki probabilistyczne typu flip-flop .....................................
203
205
205
207
210
211
214
216
19. Mikrostruktury mechaniczne ........................................................................
19.1. Zarys technologii wytwarzania mikrostruktur
przetworników mechanicznych ...............................................................
19.2. Membranowe przetworniki ciœnienia ......................................................
19.3. Przetwornik sprê¿ysty ..............................................................................
218
218
221
223
20. Konstrukcje zintegrowanych przetworników pomiarowych ......................
20.1. Przetworniki temperatury ........................................................................
20.2. Przetworniki ciœnienia .............................................................................
20.3. Przetworniki przyspieszenia (akcelerometry) .........................................
20.4. Przetworniki przep³ywu (anemometry) ...................................................
20.5. Przetworniki stê¿enia gazu ......................................................................
20.6. Przetwornik prawdziwej wartoœci skutecznej pr¹du ...............................
228
228
233
236
239
241
243
Literatura ............................................................................................................... 244
6