Багатокаскадні узагальнені перетворювачі імітансу та генераторні давачі на їх основі

Abstract

Дисертаційна робота присвячена покращенню технічних характеристик (підвищення чутливості та розширення функціональних можливостей) компонентів інформаційно-вимірювальних систем за рахунок використання каскадного з’єднання багатопараметричних узагальнених перетворювачів імітансу на основі польової транзисторної структури. Отримано удосконалену математичну модель багатокаскадного УПІN, утвореного комбінацією N триполюсників та розроблено математичну модель двопараметричного однокристального 19 узагальненого перетворювача імітансу на основі польової транзисторної структури, що дозволило провести дослідження імтансних характеристик двопараметричних УПІ, визначити їх чутливість до дестабілізуючих факторів, умови їх потенційної нестійкості та побудувати таблиці перетворення імітансу. Розроблено метод оптимізації параметрів генераторних давачів, утворених комбінацією УПІ та ПВП, який забезпечив при проектуванні давачів вибір найбільш оптимальних видів УПІ з точки зору досягнення максимальної чутливості давача. Проведено аналіз чутливості давачів на основі двох каскадів багатопараметричних УПІ, який показав можливість підвищення чутливості у 3 – 16 разів за рахунок використання двох каскадів багатопараметричних УПІ при розробці радіочастотних давачів. Розроблено та досліджено низку двопараметричних та трипараметричних генераторних двачів, які придатні до виготовлення у вигляді інтегральної мікросхеми у широкому діапазоні частот та мають високу чутливість за рахунок того, що вихідний сигнал є функцією відповідно двох і трьох змінних.

Диссертационная работа посвящена многокаскадным обобщенным преобразователям иммитанса и разработке генераторных датчиков на их основе. Объектом исследования является процесс преобразования информационных сигналов в средствах обработки информации с частотным представлением. Общий научный результат работы — решение научно-технической задачи улучшения технических характеристик компонентов информационно-измерительных систем за счет использования каскадного соединения многопараметрических обобщенных преобразователей иммитанса на основе полевой транзисторной структуры. Получена усовершенствованная математическая модель многокаскадного ОПИN, образованного комбинацией N трехполюсников, которая описывает зависимость преобразованной проводимости многокаскадного ОПИN как от количества каскадов, так и от значений преобразуемых сопротивлений (Z0…ZN), а также от параметров отдельных каскадов [yi] и позволяет рассчитать разные виды информационных устройств, которые образуются путём каскадирования трехполюсников. Проведен анализ чувствительности датчиков на основе двух каскадов многопараметрических ОПИ, который показал возможность повышения чувствительности датчика в 3 – 16 раз за счет использования двух каскадов многопараметрических ОПИ при разработке радиочастотных датчиков различных физических величин. Разработано программное обеспечение для определения основных параметров индуктивно-резистивных генераторных датчиков, которое может быть использовано для их инженерного расчёта.

The thesis is dedicated to improving of informational-measuring systems and components technical characteristics by the use of cascade connection of multi-parameter generalized immitance converters based on field effect transistor structure. The mathematical model of multistage GICN, formed by the combination of N threepoles was improved. A mathematical model of two-parameter one-crystal generalized immitance converter based on the field effect transistor structure was obtained. These models allowed to conduct the research of two-parameter GIC immitance characteristics, determine their sensitivity and build immitance conversion tables. The method of generator sensors parameters optimization has been further developed. It provided the most optimal choice of GIC types in terms of maximum sensitivity of the sensor. The analysis of two staged 21 multi-parameter GIC sensors sensitivity showed the possibility of a 10-fold increase in sensitivity by the use of two stages in the development of multi-parameter GIC RF sensors. A number of two-parameter and three-parameter generator sensors were developed and investigated. These sensors are suitable for manufacturing as an integrated circuit in a broad frequency range with high sensitivity due to the fact that the output signal is a function of respectively two and three variables.