Institut for Sundhedsvidenskab og Teknologi - VBN - Aalborg ...

3.3 Systemdesign og simulering 39
3.3 Systemdesign og simulering
Med baggrund i systembeskrivelse og de kravspecifikationer for hver blok i systemet, kan
systemdesign blive udarbejdet. Hver eneste blok skal designes på en måde, som giver
mulighed for, at bloken kan udføre dens forventede funktion, mens den overholder alle
de forbestemte specifikationer, og kan bygges i laboratioriet.
Blokkene vil derfor efter design blive simuleret i computerprogrammetLTSpice, for at
have et grafisk bevis på, at de designede blokke virker korrekt.
3.3.1 Design af signalforstærkning
Der vil blive designet to forskellige forstærkningstrin: 1. “instrumenteringsforstærker”; 2.
“ikke-inverterende forstærker”.
1. Instrumenteringsforstærker
Den første forstærker i kredsløbet er en Instrumeringsforstærker. Forstærkeren er en form
for differential forstærker, som forstærker forskellen mellem de to signale, som kommer
ind på de to inputs, V1 og V2. Den er blevet udviklet med input buffere, og gøre dermed
forstærkeren særlig velegnet i dette tilfælde. Den har også meget høj CMRR og meget
høj input impedans, som hjælper til at fjerne støj. Instrumenteringsforstærkeren er internt
bestået af tre op-amps, men allerede sammensat i en komponent. Disse er indrettet
således, at der er en op-amp til at buffere hver indgang (+, -), og en til at danne den
ønskede effekt (forstærkning) i forhold til funktionen (Mancini, 2002). For at lette dette
arbejde med at koble disse sammen, benyttes der i stedet en færdig instrumenteringforstærker
kopmonent, AMP04, der er en færdig løsning på forstærkningsproblemet.
Forstærkningen i kredsløbet styres alene vha. én resistor- RG og forstærkningen beregnes
ud fra følgende formel, jf. databladet for AMP04 OPAMP’en (“Analog Devices”, 2000):
RG =
49, 4kΩ
G − 1
Forstærkning (G) på faktor 5 skal så bruges til at beregne RG.
RG =
49, 4kΩ
G − 1
(3.5)
= 12, 35kΩ (3.6)
Modstandene R1 og R2 sættes til samme værdi, 100Ω. For at ungå at en evt. input bias
strøm (uønsket) til opamp’en gives denne strøm en alternativ signal vej til jord dvs. at
modstandene R3 = R4 sættes til: 1MΩ og R5 skal være min. 10MΩ.
De beregnede komponentværdier indsættes i et kredsløbdiagram, som ses på figur 3.5.