ỨNG DỤNG MẠCH NGUỒN BÁM TRONG ĐO LƯỜNG ĐIỆN ÁP VI SAI

Bùi Đức Biên

doi:10.34238/tnu-jst.14558

ỨNG DỤNG MẠCH NGUỒN BÁM TRONG ĐO LƯỜNG ĐIỆN ÁP VI SAI

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 16/01/26 Ngày hoàn thiện: 27/02/26 Ngày đăng: 27/02/26

Các tác giả

Bùi Đức Biên , Viện Công nghệ - Tổng cục Công nghiệp quốc phòng, Trường Kiểm tra không phá hủy - Đại học Bách khoa Tomsk

Tóm tắt

Trong cấu trúc của các thiết bị khuếch đại đồng bộ, khối tách điện áp vi sai trên nền nhiễu đồng pha lớn thường được xây dựng trên cơ sở chíp khuếch đại đo lường, sử dụng sơ đồ mạch trừ tín hiệu cơ bản dùng khuếch đại thuật toán, có nhược điểm là hệ số nén tín hiệu đồng pha thấp, phạm vi đo hẹp nên độ phân giải của phép đo tín hiệu điện áp vi sai không cao. Nghiên cứu này hướng tới giải quyết các hạn chế nêu trên bằng cách phát triển lý thuyết phương pháp đo và cải tiến cấu trúc sơ đồ mạch đo điện áp vi sai sử dụng chíp khuếch đại đo lường, áp dụng mạch nguồn nuôi chuyên dụng, gọi là mạch nguồn bám. Với các phương án xây dựng mạch nguồn bám sử dụng khuếch đại lặp điện áp có tầng đệm công suất dùng các cặp transistor và các mô-đun quang điện, khối tách tín hiệu vi sai phát triển trên cơ sở chíp khuếch đại đo lường PGA207 có thể so sánh các tín hiệu điện áp xoay chiều có biên độ lên tới 10√2 V và hệ số nén tín hiệu đồng pha tiệm cận giá trị 180 dB ở dải tần số đến 1 kHz, đồng nghĩa độ phân giải đạt ngưỡng 10 µV. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong thiết kế và chế tạo thiết bị khuếch đại đồng bộ độ phân giải cao có đầu vào vi sai.

Từ khóa

Mạch nguồn bám; Khuếch đại đồng bộ; Khuếch đại đo lường; Khuếch đại lặp điện áp; Hệ số nén tín hiệu đồng pha

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] P. Baranov, K. Andrey, and T. Nesterenko, “Analysis of MEMS fluxgate design for vibration and impact,” Materials Science Forum, vol. 970, pp. 107-114, 2019.

[2] Q. Zhang, W. Jeong, and D. K. Kang, “Lock-in amplifiers as a platform for weak signal measurements: Development and applications,” Current Applied Physics, vol. 66, pp. 95-109, 2024.

[3] M. G. Ruppert, N. J. Bartlett, Y. K. Yong, and A. J. Fleming, “Amplitude Noise Spectrum of a Lock-in Amplifier: Application to Microcantilever Noise Measurements,” Sensors and Actuators A: Physical, vol. 312, 2020, Art. no. 112092.

[4] D. B. Bui, "Lock-in amplifier with signal invariance to common-mode signal," (in Russian), PhD. Thesis, Tomsk, Russia: Tomsk Polytechnic University, 2020.

[5] P. F. Baranov and V. N. Borikov, Lock-in amplifiers for metrological support of measuring transducers, (in Russian), Tomsk, Russia: Publishing house TPU, 2014.

[6] P. F. Baranov and V. N. Borikov, “The level of modern technical development of lock-in amplifier with differential input, (in Russian),” Siberian Journal of Science, vol. 7, no. 1, pp. 69-74, 2013.

[7] Texas Instruments, “PGA207 High-Speed programmable gain instrumentation,” October 2025. [Online]. Available: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/pga207.pdf?ts=1772106369588&ref_url=https %253A%252F%252Fwww.google.com%252F [Accessed Dec. 15, 2025].

[8] P. Baranov, V. Borikov, and D. B. Bui, “Lock-in amplifier with a high common-mode rejection ratio in the range of 0.02 to 100 kHz,” ACTA IMEKO, vol. 8, no. 1, pp. 103-109, 2019.

[9] C. Kitchin and L. Counts, A designer’s guide to instrumentation amplifiers, the 2nd, Analog Devices, Inc., 2014.

[10] N. Albaygh, The instrumentation amplifier handbook. Including Applications, Burr-Brown Corporation, 2012.

[11] P. Baranov, E. Tsimbalist, V. Borikov, and J. Pisarenko, “Increasing common-mode rejection ratio based on the voltage follower,” in Proc. the International Conference SIBCON, Moscow, 2016, pp.1-3.

[12] P. Baranov, V. Borikov, E. Tsimbalist, and D. B. Bui, “Decrease uncertainty of measuring small differential signal against large common-mode signal,” Matec Web of Conferences, vol. 102, no. 01006, p. 4, 2017.

[13] D. B. Bui, “Methods for increasing the common-mode rejection ratio of instrumentation amplifiers,” in Proc. the 27th National Conference on Electronics, Communications and Information Technology, Hanoi, 2023, pp. 200-204.

[14] D. B. Bui, “Enhancing the common mode rejection ratio of the differential signal extraction block in the structure of the Lock-in amplifier," (in Vietnamese), TNU Journal of Science and Technology, vol. 230, no. 10, pp. 11-18, 2025.

[15] P. Baranov, I. Zatonov, and D. B. Bui, “Dual phase lock-in amplifier with photovoltaic modules and quasi-invariant common-mode signal,” Electronics, vol. 11, no. 1512, pp. 1-14, 2022.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.14558

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ