Вимірювальні перетворювачі імпедансу з чотиритактним детектуванням сигналу

Робота присвячена проблемам розроблення сенсорних пристроїв на основі методів імпедансної спектроскопії. У порівнянні з іншими методами фізичних досліджень пристрої імпедансної спектроскопії забезпечують простоту реалізації, високу енергоефективність, хорошу роздільну здатність та селективність вимірювань параметрів досліджуваних об’єктів. Представлені результати розроблення та модельного дослідження вимірювального перетворювача імпедансу з використанням методу чотиритактного детектуванням сигналу. На відміну від традиційного двотактного детектування, чотиритактне детектування сигналу дозволяє суттєво спростити схеми перетворювачів. Таке спрощення досягається безпосереднім інтегруванням миттєвого значення $I_{Z}(t)$ струму без використання проміжних каскадів сигнального перетворення. Проведені модельні дослідження та параметричний аналіз базуються на методі розрахунку з використанням Transient аналізу SPICE моделей, в результаті якого визначають активну $Z_{RE}$ та реактивну $Z_{IM}$ складові вимірюваного імпедансу для фактичних параметрів сигналів та елементної бази схеми перетворювача. Представлені залежності вихідних напруг вимірювального перетворювача з чотиритактним детектуванням від ширини смуги робочих частот операційних підсилювачів. Отримані результати мають важливе значення для вирішення проблем розроблення нового покоління мікроелектронних сенсорних пристроїв концепції Інтернету Речей на основі методів імпедансної спектроскопії, зокрема, в галузях матеріалознавства, біохімії, автомобілебудування, авіоніки, екології тощо.