ОПТИМІЗАЦІЯ АНАЛОГОВОГО МОДУЛЮ ЗА ШУМОВИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ У БОРТОВОМУ ДЕТЕКТОРІ РЕЄСТРАТОРА- АНАЛІЗАТОРА ДЛЯ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТИНОК
DOI:
https://doi.org/10.36994/2788-5518-2023-01-05-12Ключові слова:
оптимізація; СubeSAT; нелінійне програмування; шумова модель, операційний підсилювачАнотація
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.
Посилання
Дудник О., Курбатов Є. Використання наносупутників для вивчення природи мікросплесків високоенергетичних частинок у магнітосфері землі: ідея космічного експерименту. Космічна наука і технології. 2018. Т. 24, № 2. С. 36–42. URL: https://doi.org/10.15407/knit2018.02.036 (дата звернення: 19.06.2023).
Yezerskyi N., Movchanuk A., Dudnik O. Electronic simulator of signals derived from scintillation detectors in spectrometric identification of high-energy charged particles. Radio-technical fields, signals, apparatus and systems : Abstracts International Conference, Kyiv, 9 November 2021. Kyiv, 2021. P. 75–77.
Operational amplifiers for everyone : Design Reference / ed. by R. Manchini. Dallas : Texas Instrument, 2002. 464 p.
Leach W. Fundamentals of low-noise analog circuit design. Proceedings of the IEEE. 1994. Vol. 82, no. 10. P. 1515–1538. URL: https://doi.org/10.1109/5.326411 (date of access: 19.06.2023).
Cеменченко А. Методичний підхід щодо максимізації доходів населення з нестандартними формами зайнятості. Бізнес інформ. 2016. С. 137–141.
URL: http://repository.hneu.edu.ua/bitstream/123456789/15977/1/Семенченко_стаття%20Ал.%20В..pdf (дата звернення: 19.06.2023).
Fidiani C., Battiston R., Burger W. A Study of the Correlation between Earthquakes and NOAA Satellite Energetic Particle Bursts. Remote Sensing in Seismology. 2010. Vol. 2, no. 9. P. 2170–2184. URL: https://doi.org/10.3390/rs2092170 (date of access: 19.06.2023).
