Оптимізація аналогового модулю за шумовими характеристиками у бортовому детекторі реєстратора-аналізатора для ідентифікації заряджених частинок
Ескіз недоступний
Дата
2023
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Відкритий міжнародний університет розвитку людини "Україна"
Анотація
В аналогових підсилювачах слабких сигналів постає питання пошуку оптимального співвідношення сигнал/шум за шумовими характеристиками для подальшої дискретизації сигналу цифровими методами. Використання комп’ютерних симуляцій не є рішенням цього питання, адже розробники симуляторів електроніки зазвичай не розкривають хід обрахунків, або надають можливість самостійно вводити формули для розрахунку з ймовірною непередбачуваністю результатів прогнозування. В даній роботі розроблено метод розрахунку та оптимізації рівня шумів, який пропонується застосувати при налагодженні роботи схем на базі операційних підсилювачів, що заощадить час та кошти при подальшому тестуванні та оптимізації схеми ще до її виготовлення, оскільки розробники у супровідній документації вказують шумові параметри без врахування схеми включення (з розімкнутим колом зворотного зв’язку та інше). Тому варто розробити підхід по проектуванню підсилювача враховуючи вплив шумових параметрів схеми включення. Ключовими параметрами каскадів, що впливають на достовірність дискретизації серед інших типів обрано власні шуми операційних підсилювачів та теплові шуми елементів схеми включення, що оптимізовано зведенням до одного базису та перевірено відповідності поставленим задачам дослідження. Додатково описана послідовність дій, яка встановлює точність дискретизації системи з впливом шумової напруги. В результаті пришвидшено рішення задачі мінімізації рівня шуму спрощеним комп’ютерним розрахунком. Співвідношення сигнал/шум оптимізовано із застосуванням методу нелінійного програмування. Запропонований метод можна використовувати як для аналізу дискретних, так і до інтегрованих кіл. Результати роботи використано для оптимізації спроектованого аналогового модулю реєстратора-аналізатора MiPA_ep, що планується до запуску на низьку навколоземну орбіту для вивчення природи мікросплесків високоенергетичних електронів та протонів.
Опис
В статті розглядається приклад оптимізації каскаду за шумовими характеристиками на основі операційного підсилювача в схемі включення з Т-подібним RC мостом. Смуга частот приблизно рівна 100 кГц. В результаті шумову модель вдалось представити єдиною функціональною залежністю, підготовлену до оптимізації комп'ютерним розрахунком, що пришвидшує розв'язок задачі ще на стадії проектування.
Ключові слова
оптимізація, СubeSAT, нелінійне, програмування, операційний, підсилювач, шумова, модель, optimization, programming, non-linear, amplifier, operational, model, noise
Бібліографічний опис
Єзерський, Н. Оптимізація аналогового модулю за шумовими характеристиками у бортовому детекторі реєстратора- аналізатора для ідентифікації заряджених частинок / Н. Єзерський, А. Мовчанюк // Iнфокомунікаційні та комп’ютерні технології. – 2023. – Т. 1, № 5. – С. 93–104.