N. A. Lukin, L. S. Rubin
A PRECISION LOW-FREQUENCY ANALOG-TO-DIGITAL CONVERTER FOR ADVANCED SYSTEMS OF TECHNICAL DIAGNOSTICS AND NONDESTRUCTIVE TESTING
DOI: 10.17804/2410-9908.2020.5.006-016 The main results of the development of a precision low-current meter based on a nonlinear ADC are presented. It is shown that the application of the method of nonlinear analog-to-digital conversion and a controlled voltage level at the non-inverting input of an integrating operational amplifier allows both high sensitivity and a wide dynamic range with a small spread of output codes. The use of the laboratory sample of the meter for cyclic tensile testing of steel specimens is described.
Keywords: nonlinear analog-to-digital converter, nanoampere current meter, integrating operational amplifier, magnetostriction measurement References:
- Aaltonen L. Integrated Interface Electronics for Capacitive MEMS Inertial Sensors, Doct. Diss., Aalto Univ., Sc. Sci. Tech., Fac. Electr., Comm. Autom., Dep. Micro Nanosci., 2010, 152 p.
- Boyden E., Rifai O.El., Hubert B., Karpman M., Roberts D. A High-Performance Tunneling Accelerometer. MIT Term Project Paper 6.777, Introduction to Microelectromechanical Systems, Spring, 1999, 58p.
- Osaki Yuji, Hirose Tetsuya, Kuroki Nobutaka, and Numa Masahiro. Temperature-Compensated Nano-Ampere Current Reference Circuit with Subthreshold Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor Resistor Ladder. Jpn. J. Appl. Phys., vol. 50, no. 4S, pp. 04DE08-1–6. DOI: 10.1143/JJAP.50.04DE08.
- Linares-Barranco B., Serrano-Gotarredona T., Serrano-Gotarredona R., Serrano-Gotarredona C. Current Mode Techniques for Sub-pico-Ampere Circuit Design. Analog Integrated Circuits and Signal Processing, 2004, 38, pp. 103–119.
- Digital processors limited by power; what’s the upside? Available at: https://phys.org/news/2012-08-digital-processors-limited-power-upside.html
- Gelman M.M. Sistemnye analogo-tsyfrovye preobrazovateli i protsessory signalov [System Analog-to-Digital Converters and Signal Processors]. Moscow, Mir Publ., 1999, 559 p. (In Russian).
- Lukin N.A., Rubin L.S. Using nonlinear functional analog-to-digital conversion for precision measurements of small electrical quantities in real time. Giroskopiya i Navigatsiya, 2014, no. 4 (87), pp. 131–141. (In Russian).
- Integrating analog-to-digital converter for measuring small electrical signals. Patent RF 2693647 C1, 2019. (In Russian).
- Gorkunov E.S., Povolotskaya A.M., Zadvorkin S.M., Putilova E.A., Mushnikov A.N., Bazulin E.G., Vopilkin A.K. Some features in the behavior of magnetic and acoustic characteristics of hot-rolled 08G2B steel under cyclic loading. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2019, vol. 55, no. 11, pp. 827–836.
Н.А. Лукин, Л.С. Рубин
ПРЕЦИЗИОННЫЙ НИЗКОЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ «АНАЛОГ–КОД» ДЛЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ И НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ
Приводятся основные результаты разработки прецизионного измерителя малых токов на базе нелинейного аналого-цифрового преобразования (АЦП). Применение разработанного метода и управляемого уровня напряжения на неинвертирующем входе интегрирующего операционного усилителя позволяет одновременно достичь высокой чувствительности и широкого динамического диапазона при малом разбросе выходных кодов. Описано применение лабораторного образца измерителя при циклических испытаниях стальных образцов на растяжение.
Ключевые слова: нелинейный аналого-цифровой преобразователь, измеритель наноамперного тока, интегрирующий операционный усилитель, измерение магнитострикции Библиография:
- Aaltonen L. Integrated Interface Electronics for Capacitive MEMS Inertial Sensors : Doct. Diss. – Aalto Univ., Sc. Sci. Tech., Fac. Electr., Comm. Autom., Dep. Micro Nanosci. – 2010. – 152 p.
- A High-Performance Tunneling Accelerometer / E. Boyden, O. El. Rifai, B. Hubert, M. Karpman, D. Roberts // Term Project 6.777, Introduction to Microelectromechanical Systems / MIT Media Lab. – Spring, 1999. – 58 p.
- Temperature-Compensated Nano-Ampere Current Reference Circuit with Subthreshold Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor Resistor Ladder / Yuji Osaki, Tetsuya Hirose, Nobutaka Kuroki, and Masahiro Numa // Jpn. J. Appl. Phys. – Vol. 50, no. 4S. – P. 04DE08-1–6. – DOI: 10.1143/JJAP.50.04DE08.
- Current Mode Techniques for Sub-pico-Ampere Circuit Design / B. Linares-Barranco, T. Serrano-Gotarredona, R. Serrano-Gotarredona, C. Serrano-Gotarredona // Analog Integrated Circuits and Signal Processing. – 2004. – Vol. 38. – P. 103–119.
- Digital processors limited by power; what’s the upside? – URL: https://phys.org/news/2012-08-digital-processors-limited-power-upside.html
- Гельман М. М. Системные аналого-цифровые преобразователи и процессоры сигналов. – М. : Мир, 1999. – 559 с.
- Лукин Н. А., Рубин Л. С. Применение нелинейного функционального аналого-цифрового преобразования для прецизионных измерений малых электрических величин в реальном времени // Гироскопия и навигация. – 2014. – № 4 (87) – С. 131–141.
- Аналого-цифровой преобразователь интегрирующего типа для измерения малых электрических сигналов : пат. 2693647 C1 Рос. Федерация / Лукин Н.А., Рубин Л. С. – № 20181056452019 ; заявл. 14.02.2018 ; опубл. 03.07.2019, Бюл. 19.
- Some features in the behavior of magnetic and acoustic characteristics of hot-rolled 08G2B steel under cyclic loading / E. S. Gorkunov, A. M. Povolotskaya, S. M. Zadvorkin, E. A. Putilova, A. N. Mushnikov, E. G. Bazulin, A. K. Vopilkin // Russian Journal of Nondestructive Testing. – 2019. – Vol. 55, no. 11. – P. 827–836.
Библиографическая ссылка на статью
Lukin N. A., Rubin L. S. A Precision Low-Frequency Analog-to-Digital Converter for Advanced Systems of Technical Diagnostics and Nondestructive Testing // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. -
2020. - Iss. 5. - P. 6-16. - DOI: 10.17804/2410-9908.2020.5.006-016. -
URL: http://dream-journal.org/issues/content/article_281.html (accessed: 30.12.2024).
|
