Σχεδιασμός και υλοποίηση ενισχυτή χαμηλού θορύβου

Abstract

Ο συγκεκριμένος στόχος της παρούσας διατριβής είναι η σχεδίαση, η ανάπτυξη και ο χαρακτηρισμός ενός δέκτη χαμηλού θορύβου ευρείας περιοχής συχνοτήτων, υψηλού κέρδους, για την ανίχνευση ηλεκτρομαγνητικών διαταραχών κατά τη διάρκεια θραύσης φυσικών και δομικών στοιχείων. Η είσοδος στο κύκλωμα που θα έχει αναπτυχθεί, θα είναι ένα σήμα πολύ χαμηλής ισχύος, το οποίο θα λαμβάνεται από την κεραία, ή το σύνολο κεραιών που θα επιλεχθούν. Ακολούθως, τα τελικά δεδομένα θα συλλεχθούν από μία κάρτα ανάγνωσης δεδομένων (PCI 2 AE) για ανάλυση, τα οποία θα έχουν προκύψει μετά τη σχεδίαση και την υλοποίηση ενός ενισχυτή χαμηλού θορύβου. Αυτή η έρευνα, αναφέρεται σε ενισχυτές και πιο συγκεκριμένα σε τελεστικούς ενισχυτές και στις λειτουργίες τους καθώς και καλύπτει τα βασικά χαρακτηριστικά των σημάτων AC, του λόγου στάσιμων κυμάτων τάσης (VSWR) και τη σημασία της προσαρμογής των αντιστάσεων εισόδου-εξόδου. Επικεντρώνεται ακόμα στο κέρδος, στο εύρος ζώνης, στην εικόνα θορύβου και στον ρόλο που παίζουν στην απόδοση του ενισχυτή, συμπεριλαμβανομένης της εικόνας θορύβου αναστροφής ενός τελεστικού ενισχυτή. Για το κομμάτι κατασκευής της διατριβής, εφαρμόστηκαν τρία πιλοτικά σχέδια, χρησιμοποιώντας καθένα διαφορετικό τελεστικό ενισχυτή για την αντιμετώπιση υφιστάμενων προκλήσεων. Η τελική επιλογή ήταν ο INA 2186, προσφέροντας πλεονεκτήματα όπως πολύ χαμηλό θόρυβο και ρυθμιζόμενο κέρδος. Η διαδικασία κατασκευής φάνηκε να είναι πολύπλοκη και προκλητική λόγω του σχεδιασμού ενισχυτή υψηλών συχνοτήτων σε σύγκριση με έναν ενισχυτή ακουστικών συχνοτήτων. Η επιτυχής σχεδίαση ενός τέτοιου ενισχυτή με χρήση τελεστικών ενισχυτών, απαιτεί προσεκτικό σχεδιασμό PCB, με την φωτοευαίσθητη πλακέτα χαλκού να αποδεικνύεται πιο αποτελεσματική. Επιπροσθέτως, ένα υψηλής ποιότητας τροφοδοτικό είναι απαραίτητο για τη βέλτιστη απόδοση του ενισχυτή και τη μείωση του θορύβου. Η θωράκιση του ενισχυτή και του PCB είναι τέλος κρίσιμη για την ελαχιστοποίηση των εξωτερικών παρεμβολών θορύβου.