تقویت کننده الکترونیکی با توانایی کار در شرایط سخت دمایی ساخته شد

[saghar... 6666]

مأموریت های فضایی نیاز به جعبه هایی با استقامت حرارتی بالا دارند تا مدارهای الکترونیکی را از دماهای بالا و قرار گرفتن در مقابل تابش ها محافظت کنند. پژوهش گران مهندسی برق در "دانشگاه آرکانساز" میکرو تقویت کننده ای طراحی و با موفقیت آزمایش کرده اند که به طور مستقیم در شرایط فضایی بدون نیاز به جعبه ی محافظ کار می کند.

به نقل از ساينس ديلي، علاوه بر توانایی کارکرد سازگار و پایدار در محدوده ی دمایی بالا - از منهای 180درجه تا 125 درجه ی سانتیگراد- تقویت کننده ی جدید در مصرف توان و فضای مورد نیاز برای مدارهای الکترونیکی صرفه جویی کرده و در نتیجه، به توسعه و تجاری سازی محصولات الکترونیکی و سیستم های کامپیوتری که نیاز به حفاظت در برابر شرایط و محیط های سخت ندارند نیز کمک شایانی می کند.

آلن منتوس، استاد مهندسی برق و دارنده ی کرسی "طراحی آی سی های میکس سیگنال" و "طراحی به کمک کامپیوتر(cad)" در قرن بیست و یکم، می گوید: "این تقویت کننده و سایر طرح های مختلف روی مشخصه های کارکردی با محدوده ی دمایی بالا در مدارهای پردازش سیگنال بر پایه ی سنسور تمرکز می کنند. اما قطعه ی تولیدی ما اولین تقویت کننده ی تفاضلی کامل است که به طور مخصوص برای دماهای بالا طراحی شده است و دماهای سرد را نیز در بر می گیرد. برخی از طرح های ما در دمای زیر 2 کلوین یا 271 درجه سانتیگراد با کارکرد مناسب آزمایش شده اند."

این قطعه در یک پروسه ی تولید نیمه هادی که به لحاظ بازرگانی در دسترس است، تولید شده است و با منبع ولتاژ 3.3 ولتی کار می کند. همچنین این مدار از دو مدار فیدبک مد مشترک برای کنترل بهتر طبقه ی ورودی و طبقه ی خروجی استفاده می کند. با استفاده از این فنون پژوهش گران قادر خواهند بود تقویت کننده ایی بسازند که در حین بهره ی تفاضلی بالا، پهنای باند بزرگ و محدوده ی دمایی بالایی داشته باشد.

در سامانه های الکترونیکی و کامپیوتری، تقویت کننده ها مدارهای کوچکی هستند که دامنه ی سیگنال(معمولا ولتاژ یا جریان) را افزایش می دهند. تقویت کننده های تفاضلی نوع خاصی از تقویت کننده ها هستند که اختلاف ولتاژ بین دو ورودی را در یک عدد ثابت ضرب می کنند. این عدد ثابت را بهره ی تفاضلی تقویت کننده می نامند که به سادگی میزان توانایی مدار را برای افزایش دامنه یا توان سیگنال نمایش می دهد.

تقویت کننده های دیفرانسیلی کامل در سیستم های الکترونیکی متنوعی استفاده می شود؛ از جمله کاربردهای تبدیل آنالوگ به دیجیتال. این تقویت کننده ها به عنوان اجزای اصلی در طراحی و توسعه ی مدارهای الکترونیکی مجتمع و تراشه ها مطرح هستند.

پژوهش گران- دانشجویان کارشناسی ارشد مهندسی برق کیمبرلی کورنت و آیوون اسکوریکا و دانشجوی فوق دکترا فلو گویوان فو- زیر نظر منتوس تقویت کننده ای را توسعه داده اند که سه بخش مجزا دارد. طرح شامل یک طبقه ی ورودی، یک طبقه ی خروجی و مدار فیدبک مربوط به مد مشترک است .

طبقه ی ورودی مستقیما به دو سیگنال ولتاژ بهره وصل می شود. اختلاف بین این دو سیگنال در طبقه ی ورودی وسپس در طبقه ی خروجی تقویت می شود. از آنجایی که تنها اختلاف دو سیگنال مطلوب است، هر چیز مشترک بین دو سیگنال باید از بین برود.

مدار فیدبک مد مشترک ما را مطمئن می کند که هر دو طبقه ی ورودی و خروجی، تنها اختلاف دو سیگنال ورودی را تقویت می کنند و هر چیز مشترک بین آن ها را از بین می برند. استفاده از دو مدار فیدبک مد مشترک مستقل برای طبقه های ورودی و خروجی، به ما اجازه ی تنظیم بهتر و رسیدن به کیفیت بالا را در خروجی می دهد.​