Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 39

 Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 39

  Polska atrapa „nauki” istnieje tylko po to aby było ładnej bo cywilizowany kraj powinien mieć naukę. Wiedza pozwala łączyć i wykorzystywać różne fakty. Wiedza która nie pozwala tłumaczyć i łączyć różnych faktów jest bezwartościowa. Tłumaczenie to analiza po której przychodzi synteza.
Światowa nauka państwowa i prywatna w obszarze biologiczno - medycznym po dekadach poszukiwań znajduje nowe lekarstwa i szczepionki oraz podejmuje ich produkcje. Opracowuje i produkuje sprzęt medyczny do nowej diagnostyki i terapii. W końcu  kształci lekarzy.  Nauka ta w Polsce jest bezobjawowa. Nigdzie nie można znaleźć produkowanych rezultatów czy nawet patentów. Rezultat działania ( a raczej nie działania ) polskiej służby zdrowia w pandemii Covid -19 był przerażająco tragiczny, prawie najgorszy w Europie. Ale są działy państwa działające o wiele gorzej niż ochrona zdrowia.
Tymczasem lekarze w USA przeszczepili nerkę zmodyfikowanej genetycznie świni człowiekowi. Narząd nie został odrzucony. Światowa medycyna cały czas się rozwija a sektor ochrony zdrowia ma prawie 18% udział w amerykańskim PKB.
Chiny robią duże postępy w angażowaniu AI ( do tego automatyczne laboratoria ) do poszukiwania nowych, drogich leków co bardzo niepokoi USA. Chiny obecnie już produkują 70-80% substancji aktywnych leków a firmy „farmaceutyczne” w świecie zajmują się konfekcjonowaniem i kampaniami reklamowymi sprzedaży.
W komedii fantastyczno - naukowej  „Marsjanie atakują !”, Marsjanie  głowę psa przeszczepili ciału bohaterki. Bezcielesne ale ożywione głowy Nathalie i Kesslera całują się, gdy marsjański statek kosmiczny, na którym są, rozbija się o ocean, zabijając ich oboje.  
Może w przyszłości polskim posłom, ministrom i duchownym będzie można przeszczepić mózg zmodyfikowanej genetycznie świni lub lepiej jej cały łeb.
Także inne dziedziny polskiej „nauki” są bezobjawowe a często europejski podatnik słono zapłacił za drogie wyposażenia nowoczesnych laboratoriów. Tymczasem polskie firmy kupują kompletne instalacja przemysłowe „pod klucz” z zerowym udziałem polskiej myśli.
Polska humanistyka praktycznie nie zauważyła w ogóle pasożytniczej transformacji ustrojowej !  Po co ona w ogóle jest ?
Na tle wysoko stojących technologicznie krajów Zachodu, Polska się rozwija ale rozwija się wolniej niż cały świat i skutkiem tego udział „polskiego” PKB w światowym PKB powolutku maleje i obecnie jest już poniżej 0.7%.  Polska nie jest więc pępkiem świata. Kryzys demograficzny na pewno zmniejszy udział Polski w PKB świata poniżej 0.6-0.5%.
Na rysunku każdy mały sześciokąt odpowiada 0.1% nominalnego PKB świata. W Niemczech jest kilka landów mających większy PKB od Polski. Śmieliśmy się z miseczki ryżu Chińczyka ( Nie śmiej się, bratku, z cudzego upadku ! ) a są tam prowincje mające ponad dwukrotny PKB Polski ! Niedługo nominalne PKB Chin będzie większe od PKB Europy i USA a z uwzględnieniem parytetu siły nabywczej jest większe od 2014 roku.
Śmieszy 0.7% udział Polski w świecie ale najgorsze jest to że polskie firmy nie mają żadnej niszy na rynku światowym dostarczając jako poddostawca Zachodu Tanią Siłę Roboczą. Polska nie ma ani jednego światowego koncernu. Boscy inwestorzy z Zachodu owszem tanio zatrudniają w swoich pracochłonnych biznesach Polaków i nic ponad to.

 Wśród 37 systemów podatkowych państw Organizacji Współpracy Gospodarczej i Rozwoju OECD, polski system znalazł się na 36 pozycji w rankingu "International Tax Competitiveness Index" sporządzonego przez Tax Foundation. Gorszy wynik osiągnęły tylko podupadające Włochy.
Największym problemem polskiego systemu podatkowego jest jego okropne skomplikowanie. Polska wypada też słabo pod względem bazy podatkowej dla opodatkowania konsumpcji, co wiąże się z istnieniem szerokiego wachlarza obniżonych stawek VAT.
Indeks nie uwzględnia aspektu, który dla polskich podatników jest szczególnie dotkliwy - zmienności przepisów i niepewności związanej z ich uchwalaniem. Przepisy podatkowe są w Polsce co chwilę zmieniane, co oficjalnie często ma służyć „łataniu” luk. W ostatnich latach złą tradycją stały się prace pod koniec roku kalendarzowego nad zmianami podatkowo - składkowymi, które miałyby obowiązywać od 1 stycznia roku kolejnego.
Stanowienie w procesie biegunki legislacyjnej, półpłynnego cuchnącego „prawa” trwa już od dekad. Automatyzacja wykonywania zadań państwa jest niewykonalna gdy „prawa” na wyścigi wymyślają bandy wiejskich głupków. 

 Dynamicznie zmieniają  się światowe porządki. Według projekcji PKB w 2030 roku z grupy krajów G7 w pierwszej światowej dziesiątce potęg będą tylko USA, Niemcy i Japonia. G7 straci więc racje bytu.  Z Europy w pierwszej światowej dziesiątce będą tylko Niemcy i z jej pogranicza Turcja i Rosja.
Najpotężniejszy kiedyś koncern przemysłowy świata General Electric jest od lat bankrutem Zoombie sztucznie utrzymywanym przy życiu. Bankrut zdefraudował nawet fundusz emerytalny pracowników. Drugi w innym okresie najpotężniejszy Mitsubishi mocno spadł w rankingach. Potężna kiedyś Nokia został wykończona przez amerykańskiego zarządce i jest teraz firmą jakich wiele.
Zmieniają się też pozycjami koncerny mikroelektroniczne. Te które ostro się modernizują i oferują poszukiwane wyroby awansuje a pozostali tracą pozycje rynkową.
Na rysunku pokazano wartość rynkową 100 najcenniejszych marek świata w 2020 roku. Wysoka pozycja potężnych producentów w Azji i Europie wydaje się jak najbardziej zdrowa natomiast sytuacja wielu gigantów USA pokazuje chorobę tej gospodarki. Największy tam Amazon swoją pozycje zawdzięcza wyłącznie politycznym naciskom hegemona na wasali w świecie. Chiny mają swoich cyfrowych gigantów i słusznie Amerykanom nie pozwalają się u siebie szarogęsić. Wszystkie rysunki tytułem cytatu.

Dziwi też wartość banków które w dobie internetu i wielkich baz danych w ogóle straciły racje bytu stając się niebezpiecznymi tworami pasożytniczymi  a niedawno były ratowane bilionami dolarów i euro podatników. Firmy ubezpieczeniowe wzorem banków trudnią się oszustwami i kantami.

Na rysunku pokazano najbogatsze kobiety świata. Najbogatsza Alice Walton szefująca rodowi posiadającemu sieć marketów Walmart zawdzięcza bogactwo drapieżnemu wyzyskowi pracowników czyli biednych pracujących, których pensje są tak małe że nie mogą się utrzymać i dużo dopłaca im budżet państwa. Bogactwo Waltonów i pozostałych rodów handlowych to wynik potężnej korupcji politycznej w USA i w świecie. Światową chorobą są monstrualne oszustwa podatkowe nazwane optymalizacją podatkową w rajach podatkowych.
Światowa gospodarka jest chora. Gwałtowny awans Chin na pewno mocno wstrząśnie światowymi porządkami.   

Trudno uznać za normalną sytuacje gdy podzespół średniej technologi kupiony w USA w istocie jest chiński i można go kupić o wiele taniej wprost od producenta pod innym oznaczeniem a projekt nie jest amerykański. Także w mikroelektronice firmy amerykańskie często zajmują się tylko oszukańczym handlem. 
Finansjeryzacja zabija realną gospodarkę. W I Świecie wzrost gospodarczy zwalnia z dekady na dekadę. Zdrowy system gospodarczo - społeczny premiuje innowatorów i skomplikowaną technologicznie  produkcje. Tymczasem miliarderami są obecnie osoby wyrosłe na prostych działaniach nie przynoszących znacznej korzyści społecznej i na zabójczych oszustwach podatkowych.

Zdumiewający jest wzrost kosztów budowy elektrowni jądrowych.
Nadal pracująca, oddana do użytku w 1976 roku a budowana od 1967 roku brytyjska elektrownia  Hinkley Point B o planowanej mocy 2 x 660 MWe ( której nigdy trwale nie osiągnęła ) z reaktorem AGR ( Advanced Gas Reactor ) kosztowała 140 milionów funtów. Używa tlenku uranu wzbogaconego typowo do 2.4%.
Budowana od 2018  roku elektrownia  Hinkley Point C ( inne budowy z reaktorem EPR przeciągają się w nieskończoność ) o planowanej mocy 2 x 1600 MWe ( której raczej nigdy nie osiągnie ) z reaktorem EPR ( tlenek uranu wzbogacony do 5% a więc droższe paliwo ) ma  kosztować 23  miliardy funtów.
Inflacja poczyniła postępy ale jednak nie takie !
Kwota 140 mln funtów daje wyobrażenie jak strasznie Polska przepłacała za wielomiliardowe kredytowe zakupy przestarzałej zachodniej  technologii w epoce I sekretarza Gierka.
Elektrownie jądrowe zawsze były skomplikowane. Pierwsza z wymienionych miała około 4800 stanów alarmowych ! Złożone, skomputeryzowane alarmy nierzadko od razu po odpowiednim kliknięciu wyświetlają istotne strony z potężnej dokumentacji. Średnio doświadczeni piloci samolotów po aktywacji rzadkiego alarmu sięgali dopiero po instrukcje obsługi do poszukiwań rozwiązania a bezcenne sekundy sobie bezpowrotnie mijały. Operatorzy bloku elektrowni jądrowej w Czarnobylu nie rozumieli specyfiki reaktora i nie znali dobrze  instrukcji obsługi, która kategorycznie zabraniała nawet zbliżania się do obszaru dodatniej reaktywności reaktora. Wyłączyli zabezpieczenia.

Obecnie wysokie ceny surowców i energii powodują ograniczanie produkcji. Deja Vu.
Rosnące koszty surowców i energii spowodowały na przełomie XIX i XX wieku  wzrost kosztów produkcji, który rekompensowano sobie obniżkami płac i karami za niestaranną prace czyli rzekome psucie produkcji. Pojawiło się bezrobocie i nędza wśród pracujących. W najbiedniejszych rejonach Europy czyli Rosji i zaborze rosyjskim  doszło do gwałtownej akcji strajkowej i rewolucji 1905 roku.

Przy słabnących innowacjach, konkurenci USA poczynają sobie coraz śmielej.
Nad technologią hipersonicznych pocisków ( prędkość co najmniej 5 Mach ) pracują Rosja, Chiny i Stany Zjednoczone a co najmniej pięć innych krajów żywo interesuje się tematem ale bez sukcesów. Pocisk hipersoniczny w odróżnieniu od balistycznych porusza się po niskiej trajektorii w atmosferze, potencjalnie znacznie szybciej uderzając w cel. Pocisk hipersoniczny jest zwrotny podobnie jak znacznie wolniejszy, często poddźwiękowy pocisk manewrujący, co utrudnia jego śledzenie i zwalczanie. Obecnie nie ma środków obrony przed nimi. Żadnego konceptu obrony nie mają USA, Rosja i Chiny. Rosja rozpoczęła produkcje i rozmieszczanie nowej broni. 
Według FT Chiny przetestowały pocisk hipersoniczny. Wywiad USA jest kompletnie zaskoczony !
W Rosji pod zarzutem zdrady czyli udostępnienia zachodowi informacji, aresztowano kilku naukowców pracujących w programie hipersonicznym.
  
W automatyce tradycyjnie większość stanowią obiekty SISO – Single Input Single Output mimo iż czasem powinny być traktowane jako MIMO - Multi Input Multi Output.

Czy można sterować gospodarką ?
Macierz przepływów międzygałęziowych zawiera informacje o wielkości produkowanych w działach gospodarski dóbr i zużyciu pośrednim. Zawiera wartość dodaną, popyt końcowy, konsumpcje, akumulacje, płace, import, eksport, podatki – subsydia.
W Polsce macierz przepływów międzygałęziowych publikuje GUS w odstępach 5-letnich. Dostępne są tablice z 2010 i 2015 roku. Metoda analizy input - output została stworzona przez Wassilyego Leontiefa, który za prace nad nią otrzymał  nagrodą Nobla. Istnieje obszerna literatura do tej metody. Wyliczenie z dostępnych danych elementów dużej macierzy nie jest łatwe i modele są rzadko aktualizowane. Najbardziej użyteczne do wyliczeń modelu są masowe dane księgowe firm.
W Polskiej tabeli zastosowano podział gospodarki według: Polska Klasyfikacje Wyrobów i Usług (PKWiU). PKWiU jest integralnie związana z klasyfikacjami międzynarodowymi, jest z nimi zharmonizowana, powiązana pojęciowo, zakresowo i kodowo. Struktura klasyfikacji oparta jest na Klasyfikacji Działalności Unii Europejskiej (NACE), Klasyfikacji Produktów według Działalności (CPA) i Liście Produktów (PRODCOM). 
W gospodarkach planowych bloku wschodniego metody Input – Output nigdy nie stosowano.
W polskiej tabeli od razu rzuca się w oczy w górnictwie szalony udział płac w wartości dodanej !
Tabele potwierdzają ogólnie znane prawidła. W elektrowni węglowej około 60% kosztów stanowi węgiel.
Sterowaniem gospodarką zajmują się m.in. banki centralne regulując poziom udzielanego przez banki kredytu i emitując – drukując  pieniądz. Panuje pogląd że optymalna inflacja jest tym mniejsza im wyższy jest średni poziom technologiczny gospodarki a generalnie inflacja 2-3% jest jeszcze nieszkodliwa. Kraje - eksporterzy mogą sobie pozwolić na większa inflacje bo nie istnieje destabilizujące walutę ryzyko kursowe. Rząd pieniądz na swoje wydatki może pożyczyć na rynku ( odroczenie konsumpcji jednych aby wypłacić z budżetu drugim ) co jednak generuje dług publiczny lub „pożyczyć” w banku centralnym który emituje pieniądz z powietrza bez żadnego pokrycia. Gdy większość pieniędzy jest pożyczona na rynku można a nawet trzeba na boku trochę (!) dodrukować.
Epizody z dużym drukowaniem pieniądza trafiającego na rynek ( a nie na konta miliarderów ) zawsze kończą się inflacją lub gorzej stagflacją. Reakcją Zachodu na drożejącą w latach siedemdziesiątych ropę ( aby funkcjonował petrodolar musiała być droga ) była generacja pieniądza co doprowadziło finalnie do inflacji i stagflacji. Gdy nowy przewodniczący FED Paul Volcker chcąc okiełznać destrukcyjną inflacje wprowadził gigantyczne stopy procentowe spowodował w gospodarce recesje i wywrotkę dłużników - bankrutów a w tym Polski.
Pokusa łatwego, czasowego podkręcenia wzrostu gospodarczego metodą zalania gospodarki drukowanym pieniądzem istnieje zawsze. Tylko że odroczone latami, koszty późniejszego hamowania inflacji która wyszła spod kontroli są koszmarnie duże. Spirala płacowo - kosztowa to proste dodatnie sprzężenie zwrotne.  Historyczne przykłady pokazują ze efekty podnoszenia technologi w gospodarce są trwałe a drukowaniem pieniądza daleko się nie zajedzie choć czasem jest ono konieczne.
Oczywiście duszenie gospodarki wysokimi stopami procentowymi i pasienie kosztem społeczeństwa rentierów jest zbrodnią.  
W przypadku zadania sterowania gospodarki pieniądzem / inflacją horyzont czasowy musi być długi aby politycy jednej kadencji nie ulegli pokusie natychmiastowych korzyści z drukowania pieniądza kosztem długofalowych strat. Chodzi o wieloletni bilans zysków i strat.
Przy inflacji, manipulacją zawartości koszyka towarów i usług branych do określenia inflacji łatwo jest stworzyć pozór wzrostu gospodarczego którego nie ma.
Wszystkie kraje są elementami systemu światowego i stawanie pod prąd jest nonsensem. Próba zwalczania stopami procentowymi inflacji importowanej cenami surowców ze świata tylko szkodzi lokalnej gospodarce.
Aby stabilizować koniunkturę gdy gospodarka hamuje stopy procentowe się obniża a gdy rośnie podwyższa.
„Co wolno wojewodzie to nie tobie smrodzie” W sytuacji gdy drukują dolara, euro, juana, jena.. można trochę dodrukować złotówki pamiętając że nie jest to waluta światowych rezerw i polskiej inflacji nie da się wyeksportować.
Pytanie czy należy drukować jest błędne. Poprawne jest pytanie ile i kiedy drukować. Ważne jest miejsce i czas !
 Algorytm regulatora – bankiera centralnego nie wydaje się trudny gdy Bank faktycznie ma dbać o interes kraju czyli w miarę stabilny pieniądz, wzrost gospodarczy i rozsądne bezrobocie ale w realnym świecie mamy jeszcze niejawne wpływy,  grupy specjalnych interesów no i potężną korupcje. To one wyjaśniają dziwne zachowania bankierów centralnych. 

 Każda produkcja fizyczna rozpoczyna się od wydarcia ziemi zasobów naturalnych. 
Chiny inwestują miliardy w wydobycie  zasobów naturalnych w Afryce. Budują też linie kolejowe i infrastrukturę oraz inne obiekty. Chiny nie przyjmują  "uchodźców" a wojujący  islam traktują jako poskramianego wroga. Możliwe że  będą wydobywać surowce mineralne w Afganistanie.

Japonia a po niej Korea a teraz Chiny potrafią umiejętnie wykorzystać do swoich celów rynek surowców stworzony przez Zachód.  Nie jest żadną tajemnicą że USA jako faktycznie jedyny zwycięzca II Wojny ustawiły światowy porządek pod swoje interesy.
Ropa naftowa nadal jest najważniejszym towarem i stąd po rezygnacji w 1971 roku z wymienialności dolara na złoto funkcjonuje petrodolar ( ze światowym systemem jego recyklingu ) za który kupuje się ropę naftową. Ropa jest jednocześnie surowcem energetycznych i surowcem petrochemii. Na ropie zbudowano wszystkie nowoczesne gospodarki. Z ropy i gazu ziemnego produkuje się ponad 20 tysięcy różnych, podstawowych surowców przemysłowych. Ciężka chemia oparta o węgiel była bardzo droga, brudna i zupełnie niekonkurencyjna.
USA mając własne zasoby ropy naftowej  mocno odskoczyły do przodu nawet Zachodowi Europy. W 1939 roku wydobyto w świecie około 250 mln ton ropy, w tym około 170 mln w Stanach Zjednoczonych. Bezwzględna przewaga Ameryki widoczna też była w produkcji żelaza i stali. W 1939 roku miało tam miejsce ponad 42% światowego wydobycia i przetwarzania tych metali. Niemcy hitlerowskie za wszelką cenę dążyły do opanowania wydobycia radzieckiej ropy. Po klęsce pod Stalingradem wojna była już dla Niemiec przegrana. 

Dygresja. Ci co wszczynają wojny mają mało wyobraźni i nie widzą ze cele można osiągnąć taniej metodą pokojową. Przywódcy III Rzeszy liczyli na to że wojnę szybko wygrają. Na rozkaz Heinricha Himmlera, przeprowadzono studia jak urządzić Europę po ostatecznym zwycięstwie niemieckim. Z ujawnionych dokumentów wynika że podobnie jak... obecnie działa UE !
Po wojnie wódz Adolf Hitler miał być troskliwym ojcem narodu. Wszelkie informacje o zbrodniach miały na zawsze zniknąć a kto by się odważył mówić to go po skargach do psychuszki na prochy. Ogólny dobrobyt, porządek i swoboda pod dyskretnym niemieckim kierownictwem politycznym. 
 
 Zasoby naturalne są przekleństwem dla krajów skorumpowanych i atutem dla bogatych krajów dobrze rządzonych. Wielka Brytania stanęła na nogi z własną ropą i gazem. Stała się możliwa siłowa rozprawa z górnikami węglowymi. Ropa i gaz  także bardzo pomogła w rozwoju innym krajom europejskim.
W USA Zielona generacja dostarcza zaledwie do 5% bilansu energii. Niestabilna generacja w przodujących w „zieleni”  Kalifornii i Texasie oznacza przerwy w dostawie energii elektrycznej.
USA są w 2019 roku pierwszym wydobywcą gazu ziemnego na świecie, 921 mld m3 a za nimi Rosja 679, Iran 244 i Katar 178 mld m3.
Mimo napiętych stosunków USA – Chiny, największe firmy energetyczne z Chin, w tym Sinopec Corp i China National Offshore Oil Company, prowadzą zaawansowane rozmowy z eksporterami LNG z USA na temat długoterminowych umów na dostawy skroplonego gazu z amerykańskich instalacji. Chodzi o kontrakty na dziesiątki miliardów dolarów. 11 października 2021 chińska firma ENN Natural Gas jako pierwsza podpisała 13-letnią umowę na dostawy gazu od Cheniere Energy już od 2022 roku. Koncerny obu mocarstw razem produkują i handlują ale rządy są w konflikcie.
Do 2035 roku produkcja LNG w Rosji wyniesie 140 mln ton rocznie, co pozwoli kontrolować około 20% globalnego rynku … w horyzoncie spodziewamy się zwiększenia naszego udziału w światowych dostawach produktów petrochemicznych z obecnego 1% do 7%” - oświadczył w październiku 2021 prezydent Władimir Putin.
W transporcie ropy naftowej i LNG stosuje się efekt skali czyli jak największe statki. Wielkość ich ogranicza wielkość potrzeb odbiorcy. W miarę wzrostu średnicy ropociągów i gazociągów maleje jednostkowy koszt gazociągu i jednostkowe zużycie energii na przetłaczanie medium. W przypadku potężnych gazociągów podmorskich odległości stacji kompresorów są bardzo duże. Aby zmniejszyć opór przepływu  medium ścianki rurociągu są gładkie i dodatkowo pokryte odpowiednia powłoką.
N.B. ENTSOG ( European Network of Transmission System Operators for Gas  ) podało w październiku 2021 roku że zagrożenie dla Europy z powodu przerwania tranzytu gazu przez Ukrainę zniknęło. Wcześniej niedoborem gazu zagrożone były głównie Bałkany. Gazociągi  TurkStream, TAP, GBI ryzyko to wyeliminowały. Do wykorzystania są też niewykorzystane moce rurociągów  OPAL i Jamał.
Z jednej strony mamy fake newsy z kanałów propagandy prowojennej o wzrastającym zagrożeniu dostaw ale operatorzy systemu  stwierdzają że niczego takiego nie ma i jest odwrotnie. Natomiast w związku z ogromnym zapotrzebowaniem świata (!) na gaz ziemny jego światowe ceny są obecnie absurdalnie wysokie.
Na podstawie błędnych informacji podejmuje się błędne decyzje, tragiczne w skutkach.

Miało być tak pięknie z elektryfikowanym transportem a tu 16.10.2021 Brytyjski przewoźnik kolejowy Freightliner, obsługujący połączenia towarowe, wstrzymał wykorzystywanie lokomotyw elektrycznych i sprawnie zastąpił je spalinowymi. Zmiana ta wynikła z bardzo wysokich wzrostów cen energii elektrycznej. 

W chemicznych laboratoriach badawczych i przemysłowych używa się różnych przyrządów. Analog.com proponuje rozwiązania w łańcuchu sygnałowym sensorów chemicznych w:
-Dual Beam UV-VIS Spectroscopy
-FT-IR Spectroscopy with Photoconductive Detector
-Raman Spectroscopy
-Flame Ionization Detector
-UV-VIS - Single Beam Spectroscopy (Photodiode Array)
-Gas Chromatography
-Quadrupole Mass Spectrometer
-Electrochemical Sensor
-pH Measurement

Poniżej pierwsze rozwiązanie z tej listy.

AD oferuje tylko elementy do części sygnałowej a w tym urządzeniu dużą trudność stanowi zasilacz anodowy wysokiego napięcia no a generalnie mechanika i optyka.
Nawiązując do rozwoju i stagnacji. AD się rozwija przejmując konkurencyjne firmy m.in PMI, LT i Maxima wraz z ich ofertą i nazewnictwem. Wyroby AD są udane a mankamentem jest często ich wysoka cena. 

Z sensorami o ogromnej oporności wewnętrznej dostarczających sygnały od zakresu pikoamperowego współpracowały wzmacniacze elektrometryczne. Elektronowe lampy elektrometryczne zostały wyparte przez dynamiczne kondensatory mechaniczne  w modulatorach DC/AC a te przez wzmacniacze z modulatorem waraktorowym a te przez tranzystory JFet początkowo dyskretne, potem we wzmacniaczach hybrydowych  a potem monolitycznych. Analog Devices AD549 ( międzyszczytowe napięcie szumów w pasmie 0.1-10Hz wynosi 4 uVpp ), Burr Brown BB3528 produkowały wzmacniacz z wejściem JFet o prądzie polaryzacji w temperaturze pokojowej 75 fA. AD zastosował specjalną technologie BackGate.
Prąd polaryzacji bramek JFet szybko rośnie z temperaturą i stąd konieczność jej pilnowania.
Im mniejsza struktura tranzystora JFet tym mniejszy prąd polaryzacji bramki ale też większe szumy napięciowe ! Stąd prąd polaryzacji typowych, uniwersalnych  wzmacniaczy JFet dla kompromisowego poziomu szumów wynosi około 30 pA w temperaturze pokojowej. Do ochrony bramek JFetów wystarczy znaczny rezystor na wejściu bowiem bramka zachowuje się jak dioda Zenera ale ekstremalnie małej mocy
Bardzo mały prąd upływu bramki mają tranzystory Mosfet ale bardzo delikatne bramki muszą być chronione i układ ochrony wywołuje znaczny prąd polaryzacji. Mankamentem Mosfetów są bardzo duże napięciowe szumy typu 1/F. Niższe szumy niż typ N mają tranzystory P zarówno JFet jak i Mosfet. Krzemowe Mosfety spośród wszystkich tranzystorów mają najmniejsze szumy w zakresie od kilkudziesięciu MHZ ( szumy są odwrotnie proporcjonalne do iloczynu  W x L ) do niskich częstotliwości mikrofalowych gdzie lepsze są już materiały „egzotyczne”
Pierwszym masowo produkowanym, udanym, dość tanim i wygodnym aplikacyjnie  układem wzmacniacza operacyjnego BiMOS był układ RCA CA3140. Przy  napięcie zasilaniu 5V prąd polaryzacji wejść P - Mosfetów wynosił mniej niż 2 pA. Prąd polaryzacji produkowanych obecnie masowo tanich wzmacniaczy CMOS często wynosi 1 pA.
Tranzystory P JFet i P MOS mają mniejsze szumy niż tranzystory N ale gorsze własności częstotliwościowe i większą oporność załączenia Rdson. Niezrównoważanie i szumy typu 1/F we wzmacniaczach  CMOS zmniejsza autorównoważenie ale wnosi duży prąd szumów i polaryzacji wejść czyli dla obszaru elektrometrycznego są one bezużyteczne.
National Semiconductor w serii wzmacniaczy CMOS LMC6XXX wprowadzanych od początka lat dziewięćdziesiątych zastosował specjalny układ ochrony wejść osiągając prąd polaryzacji 2 fA !
Oczywiście konieczne jest zastosowanie na płycie drukowanej układu ścieżek Gard Ring ( rysunki za NS ) dla zmniejszenia prądu upływu PCB do wejściowego obwodu sygnałowego, specjalnego materiału na płytę drukowaną, umycie zmontowanej płyty we freonie, przepłukanie w czystej zdejonizowanej wodzie i po starannym wysuszeniu zabezpieczenie warstwą specjalnego lakieru aby powierzchnia PCB nie absorbowała zanieczyszczeń i jonów. Połączenie sygnałowe może być też zmontowane w powietrzu.

Przyjmuje się że poniżej częstotliwości 0.1 Hz jest już dryft a nie szum. Ale już w zakresie 0.1-10 Hz dominują szumy typu 1/F czyli podtyp flicker noise, szumu  różowy. Międzyszczytowe napięcie szumów w zakresie 0.1-10 Hz typowych wzmacniaczy CMOS wynosi około 7 uVpp a tych o mniejszym poborze mocy nawet ponad 10 uVpp a niskoszumnych około 1-2 uVpp.
Dla porównania szumy napięciowe wzmacniaczy bipolarnych, ale tylko przy bardzo małych rezystancjach wejściowych, mogą być w tym paśmie mniejsze od 0.1uVpp.
Częstotliwość fc ( corner) poniżej której dominują szumy flicker dla OPA CMOS wynosi około 100 KHz ale jest ona odwrotnie proporcjonalna do iloczynu W x L Mosfeta i dla maleńkich Mosfetów może sięgać wielu MHz ! O ile coraz mniejsze scalone Mosfety są doskonałe w zastosowaniach cyfrowych miliardami sztuk, to niestety nie w analogowych.

 Termin Wysokie Napięcie,  High Voltage, jest wieloznaczny. Według IEC i pochodnych norm narodowych, HV to napięcie conajmniej 1000 Vac lub 1500 Vdc gdzie podstawowym zagrożeniem jest łuk. Niskie napięcie to zakres 50-1000 Vac i 120-1500 Vdc gdzie podstawowym zagrożeniem jest porażenie.
Ale w kontekście przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej Wysokie Napięcie jest znacznie większe.
Wysokiemu Napięciu może towarzyszyć duża moc lub znikome prądy elektrostatyczne.
-W standardowej temperaturze i ciśnieniu napięcie 33KV/cm między kulistymi elektrodami przebija powietrze.
-Przeciętny piorun o ładunku ujemnym to typowo 3-4 krótkie impulsy o natężeniu do 30-50 kA niosące ładunek circa 5 C. Ponieważ napięcie jest duże energia wynosi około 500 MJ czyli równoważnik 120 kg TNT. Rzadki, niebezpieczny piorun dodatni  ( „blue sky” lub grom z jasnego nieba ) to pojedyncze wyładowanie o prądzie do 400 KA, ładunku 300 C i energii 300 GJ czyli równoważnik 72 ton TNT jako że napięcie wynosi około miliarda voltów. 
-Moc przesyłana liniami HVDC pod napięciem do +-800 KV idzie w gigawatach. Straty przesyłu są mniejsze niż przy prądzie zmiennym ale ponieważ kosztowne są stacje końcowe DC / AC przesył jest opłacalny na dystansie circa powyżej 500 Km lub kablami podmorskimi gdy nie ma alternatywy.
-Napięcie zasilania Klistronu o mocy ciągłej do 1 MW wynosi do 90 KVdc ale Klistronu impulsowego o mocy do 100 MW wynosi do 400 KV. Na zakresach UHF i mikrofalowych Klistron nadal jest niezastąpiony przy dużych mocach. Gdy dochodzi do niebezpiecznego, niekontrolowanego wzrostu poboru prądu wyzwalana  Spark Gap momentalnie zwiera zasilanie HV chroniąc klistron.
-Stabilny zasilacz lampy rentgenowskiej tomografu wielorzędowego ma moc do 120 kW przy napięciu +-75KV czyli 150 kV i prądzie do 800 mA. Rutynowo używany jest tylko drobny ułamek mocy maksymalnej co podane jest w każdym pliku – przekroju  DICOM.  Znacznie mniejsze napięcia i moce są używane w zwykłym aparacie rentgenowskim. Także w specjalizowanym mammografie. W stomatologi moc zasilacza i lampy X  jest niewielka. Bardzo użyteczne jest ruchome zdjęcie całości uzębienia pacjenta czyli czyli cyfrowy pantomogram
-Napięcie trakcji kolejowej wynosi do 3.3-6 KVdc z mocą do 10 MW. Większą moc ma trakcja kolejowa 25 – 27.5 KVac prądu zmiennego. Mniejsze napięcia stałe i moc jest w trakcji metra, tramwaju, trolejbusu.
-Ładowarka samochodu elektrycznego EV prądu stałego może mieć moc do 150 – 300 KW ale z reguły dużo mniejszą. Ładowanie EV z mocą 15 KW przez kwadrans pozwala przejechać dystans 100 Km.
-Sprawność laserów gazowych CO2 o mocach powyżej setek Watt używanych do ciecia, spawania, wiercenia, oznakowania  wynosi wynosi powyżej 30% co jest rzeczą niezwykłą. Większe moce do cięcia i spawania do 20 kW pochodzą jednak z diod laserowych. N.B Przemysłowych i komercyjnych zastosowań laserów jest ponad 40.
-W przeszłość odeszły lampy elektronowe i współpracująca z nimi elektronika: oscyloskop ( do 24 kV-100 uA), wszelkie lampy kamer telewizyjnych, kineskopowe odbiorniki telewizyjne (zintegrowany FBT  do 30 KV – 1.5 mA ). Nadal niszowo stosowane są licznik Geigera-Millera (400-800V, pobór prądu proporcjonalny do poziomu detekcji ale znikomy), fotopowielacz ( do 2 kV ) i wzmacniacz obrazu noktowizora. W wielkich ilościach pracują magnetrony zasilane wysokim napięciem stałym lub impulsowym
-W domowej kuchence mikrofalowej zasilający magnetron ciężki transformator sieciowy HV 50/60 Hz zastąpiła przetwornica impulsowa z tranzystorem IGBT na napięcie circa 2 kVdc (trochę pulsujące) i moc 400-800 W.
-W elektrofiltrze elektrowni ( generalnie wszędzie tam gdzie trzeba usunąć z gazu pyły w dużej ilości) zasilacz 40-80 kVdc zasila rozbudowany system elektrod z wyładowaniem koronowym elektryzującym wyłapywane pyły chwytane przez płaską elektrodę o przeciwnym znaku napięcia. Sterowanie ( oczywiście z mikrokontrolerem ) podaje jak największe napięcie ( ono zależy od okoliczności ) aż do granicy nie za częstego przebicia. Wydajność elektrofiltru jest ogromna a skuteczność wyłapywania pyłów sięga 99.9%
-Przetwornica ładuje energią do 360 J kondensator defibrylatora do napięcia circa 4 kVdc ale z reguły impuls defibrylatora jest dużo słabszy. Nagłe zatrzymanie krążenia jest główną przyczyną nieoczekiwanej śmierci w Europie. Jest rozpoznawane u 400 000 - 700 000 osób rocznie. Podjęta szybko resuscytacja krążeniowo - oddechowa w połączeniu z defibrylacją z reguły ratuje życie. Kolejna minuta opóźnienia defibrylacji zmniejsza prawdopodobieństwo przeżycia o 10-12%. Zautomatyzowany defibrylator zewnętrzny przeznaczony jest do użycia przez każdą osobę będą świadkiem zdarzenia. Masowe szkolenia masażu serca i oddychania jest konieczne !
-Przetwornica ładowała kondensator elektrolityczny lampy błyskowej do napięcia 350 Vdc. Lampy błyskowe wychodzą z użycia.  
-Przetworniczka w bateryjnym przyrządzie pomiarowym wytwarza ( niegroźne ) napięcie testowe 500 Vdc przy którym można też mierzyć oporność izolacji w gigaomach. Do testu izolacji sieciowej Y urządzeń używane jest jednak napięcie 3600 Vac – 50 Hz.
-W pistolecie do malowania proszkowego cząstki farby mogą być elektryzowane wyładowaniem koronowym z napięciem 40-80 kV.
-Silny impuls wysokiego napięcia pochodny od uderzenia pioruna w sieć energetyczną wytwarza laboratoryjny generator zakłóceń sieciowych
-Elektropłot zasilony wysokim napięciem stałym zniechęca zwierzęta nieprzyjemnym impulsem do dotykania ogrodzenia
-Sensory „elektrometryczne” zasilane napięciem kilkuset woltów i lampy rentgenowskie X ( począwszy od X-Ray Diffraction (XRD), X-Ray Fluorescence (XRF) … ) występują w kilkudziesięciu przyrządach laboratoryjnych do ustalania składu i własności materiałów. Chemia nie może się obejść bez chromatografów.
-Potrajacze (lub wyższy stopień ) napięcia stosowane są w drukarkach laserowych, kopiarkach, pułapkach na insekty, elektroszokerach i stosowano w TVC.
-Podział uzwojenia wysokiego napięcia z wbudowaniem diod w uzwojenie  okazał się w FBT dla TVC znacznie lepszym rozwiązaniem niż potrajacz napięcia. Dopiero to rozwiązanie umasowiło produkcje TVC. Układ pracuje podobnie jak konwerterze Flyback czyli z podmagnesowaniem rdzenia składową stałą i słabym wykorzystaniem materiału a napięcie jest mocno niesymetryczne.
-Podział uzwojenia transformatora HV na „szeregowe” części z prostownikiem jest stosowany w zasilaczach do lamp rentgenowskich mocy medycznych i innych. Uzwojenie pierwotne sterowane jest symetrycznym sygnałem z inwertera mocy dawniej na krzemowych Mosfetach lub IGBT a obecnie na SiC lub GaN. Każda sekcja uzwojenia ma symetryczny podwajacz napięcia aby nie pobierać składowej stałej. Rdzeń transformatora nie jest podmagnesowany składową stałą DC co polepsza jego wykorzystanie. Pulsacje mają podwójną częstotliwość w stosunku do zasilania co ogranicza ich amplitudę i jest kolejną zaletą. Sama lampa Roentgena X ma też swoją filtrującą inercje co jest korzystne. Zoptymalizowany, stosunkowo niewielki jak na swoją moc transformator wraz z diodami i kondensatorami jest umieszczony w hermetycznym HV-Tank z izolującym dielektrykiem. N.B. Dużo energoelektroniki ma też skaner rezonansu magnetycznego.
-Napięcie zasilania odbiorczej fotodiody lawinowej Avalanche znacznie spadło z dawniejszych 200-250 Vdc ale nadal nie jest  małe i jest potrzebny miniaturowy podwyższający napięcie zasilaczyk.    

Natomiast w dziedzinie testowania półprzewodników stosowanie zasilaczy wysokich napięć a już zwłaszcza dużej mocy  jest mocno niewskazane. Impulsowe ( kondensatory mogą wysokie napięcie impulsu chwilkę podtrzymać na przykład do pomiaru prądu upływu tranzystora lub diody ) samotestowanie się kluczy - tranzystorów ( a przy nich diod ) jest wszechstronne i o wiele lepsze.

 W obszarze HV trzeba zachować natężone środki ostrożności jak przykładowo rekomendowane w:  IEEE Std 510-1983 IEEE Recommended Practices for Safety in High Voltage and High Power Testing.

Na rynku światowym oferowane są różne zasilacze HV rozmaitego przeznaczenia. Od miniaturowych modułów zasilaczy małej mocy do montażu na PCB o napięciu kilkuset woltów aż do zasilaczy dużej mocy i dużego napięcia. Łączy je bardzo wysoka cena wynikają z podzielenia wysokiego kosztu opracowania przez niewielką ilość sprzedawanych sztuk zasilaczy. 
Obudowany zasilacz prawie zawsze ma szeregowy interfejs CAN/RS485 lub inny co ułatwia użycie go w systemie z dyrygującym całością mikrokontrolerem. 

Każdy zasilacz impulsowy ma dławik lub transformator. W przypadku produkcji elektroniki konsumpcyjnej w seriach setek tysięcy sztuk, koszt opracowania transformatora jest mało istotny i sam producent transformatorów poważnemu klientowi zaprojektuje i wykona prototyp transformatora SMPS lub chociaż pomoże to wykonać. Projekt musi się jeszcze nadawać do automatycznej produkcji ! Skala trudności rośnie wraz z mocą i powyżej pewnego progu z napięciem wyjściowym. Konieczne może być posłużenie się programem metod FEM aby ustalić miejsca przegrzewania się uzwojeń czy zbyt mocnego narażenia izolacji.
Nauka i technologia rozwijają się ewolucyjnie. Zawsze warto poznać stosowane już rozwiązania aby nie wyważać otwartych drzwi. Zawsze coś można ulepszyć lub zmodyfikować.

Standaryzacja przynosi wiele korzyści. Standardowe są energetyczne transformatory dystrybucyjne i rozdzielnie ale standardowe są też często duże transformatory systemów przesyłowych. Przy standaryzacji wymiana uszkodzonego transformatora jest szybka, sprawna i tańsza bo są one dostępne bez przechowywania zapasu w magazynie lub zamawiania i długiego oczekiwania.
Koncerny mikroelektroniczne proponują zestawy swoich układów scalonych do realizacji części funkcji różnych urządzeń. W Notach Aplikacyjnych rozważają schematy i analizują program, który jest dostępny jako plik co rzecz jasna upraszcza zadanie konstruktorom. Takie postępowanie jest w cywilizacyjnym nurcie oferowania kompletnej 100% usługi. 
Potężny kiedyś koncern Philips produkował też duży asortyment elementów biernych i poszedł o wiele dalej. Do odbiornika telewizyjnego TVC oferował kineskop, wszystkie elementy indukcyjne a w tym FBT i transformator SMPS i komplet układów scalonych ( w tym mikrokontroler z programem, Teletext, PIP... )  i elementów dyskretnych.
W jego katalogu na 1990 rok są „aluminiowe” transformatory do SMPS: małej mocy 2 x 5V, 100 mA, 2 x 5, 300 mA, następnie mocy 60W, 2 x 5,12 i 6,15,25,105, następnie mocy 120 W 8,15,25,105,145 i  8,18,25,105,145 i największy miedziany transformator mocy 200 W, 15,30,150 V. Od razu widać ich przeznaczenie – zastosowania wbudowane mikrokontrolerów, telefony, gry i procesorowe przystawki telewizyjne, komputery, monitory komputerowe i telewizory TVC a na koniec luksusowy, cyfrowy „wielkoekranowy”  model TVC z mocnym dźwiękiem stereo i PIP z podwójnym torem sygnałowym. W tym ostatnim napięcie 5 i 3.3 V o znacznym poborze prądu do rozbudowanej części cyfrowej dostarcza już regulator impulsowy zasilany z napięcia 15V.
Transformator z uzwojeniem z folii aluminiowej może wykonać tylko producent. Tania, masowa produkcja wysokiej jakości jest automatyczna. Projekt transformatora musi uwzględniać możliwości maszyn, które automatycznie wykonają transformator. Producent oczywiście udostępni nam przykładowy projekt CAD na wybranym rdzeniu  i /lub  pliki sterujące do maszyn. Izolacja bezpieczeństwa każdego egzemplarza jest testowana wysokim napięciem i mierzona jest indukcyjność najważniejszego uzwojenia. Gdy w produkcji biorą udział ludzie projekt jest prostszy. 
Opracowanie wykonalnego projektu dobrego transformatora a co dopiero mocnego silnika wymaga czasu. Gdy reprezentujemy poważną firmę i duże zamówienie producent szybko gratis wykona próbki ale gdy o firmie nic nie wie, wykonanie próbek będzie kosztować i to sporo. Tak więc jeśli projektujemy coś innego niż mocną ładowarkę do EV lepiej kupić coś z „półki”. Producent może być sam zainteresowany projektem i nawet przy niewielkim zamówieniu wykona próbki gratis ale z zastrzeżeniem że umieści wyrób w swojej ofercie.

Użycie na PCB standardowego scalonego regulatora impulsowego MOS ze standardowym dławikiem jest proste. Trzeba tylko kierować się zaleceniami producenta co do poprowadzenia ścieżek na płycie drukowanej.
 Zasilacze do komputerów Laptop mają moc do 90 W i takimi regulatorami z dostarczonego napięcia zrobimy sobie co potrzeba. Użycie w urządzeniu mobilnym akumulatora trochę sprawę komplikuje. Regulator może się zmieścić na centymetrze kwadratowym PCB.  W przykładowym mobilnym urządzeniu  medycznym użyto 4 takich regulatorów i 32 bitowy mikrokontroler jako ładowarkę - regulator sterujący wykonawcę mocy sygnałem PWM.
Ale do oszczędnego urządzenia może nawet wystarczyć ładowarka do smartfona a wymagana przez UE unifikacja wtyczek jest doskonałym pomysłem.
Urządzenia z zasilaczem sieciowym wymagają badania bezpieczeństwa z akredytowanego laboratorium. Zewnętrzny zasilacz eliminuje ten kłopot i koszt.
W urządzeniach przemysłowych zasilanie z sieci 24 Vdc też eliminuje problem. 
Poniżej schemat regulatora z układem MCP1603 Microchip ( obciążenie do 500 mA, wykonane na napięcie wyjściowe 1.2, 1.5, 1.8, 2.5 i 3.3V ) zasilający ( synergia oferty ) mikrokontroler rodziny PIC32 Microchip. Sprawność typowo wynosi ponad 90% a częstotliwość pracy od średnich prądów w modzie CCM wynosi 2 MHz.         

Masowa energoelektronika jest coraz bardziej wyrafinowana.
W urządzeniach energoelektronicznych zakłócenia asymetryczne czyli common powodowane są kluczem mocy przez „pojemności” międzyuzwojeniowe izolującego od sieci energetycznej transformatora i przez pojemność uzwojeń silnika do jego żelaza czyli obudowy. To nie są faktycznie żadne „pojemności” tylko przy szybko narastających impulsach układy rozłożone z wieloma rezonansami. To są pojemności ( do zmierzenia ) tylko przy małych częstotliwościach. Efektywna pojemność transformatora zależy od wielu czynników konstrukcyjnych. W przypadku SMPS pracujących w modzie Flyback wymagana jest bardzo mała indukcyjność rozproszenia transformatora co uzyskuje się podziałem – sekcjonowaniem uzwojeń na części łączone szeregowo / równolegle co jednak powoduje znaczny wzrost „pojemności”. Elementami filtru EMC Common są indukcyjności wspólne dławików i kondensatory Y. Pierwszy z nich zawsze był dołączony jest między „zimne” ( GND sieciowe i GND urządzenia) wyprowadzenia transformatora tworząc pojemnościowy dzielnik napięcia z „pojemnością” międzyuzwojeniową transformatora ( pokazano podział uzwojenia pierwotnego ale wtórne też jest faktycznie podwójne ). Ale jak widać ze fragmentu schematu urządzenia Sony napięcie z uzwojenia wtórnego użyto dziwnie włączonym pierwszym kondensatorem Y - C938 do zmniejszenia napięcia Common o częstotliwości PWM między masami. Pozostałe kondensatory Y są już włączone normalnie C913, C930, C965.
Dioda D913 typu SARS03 ( The SARS03 is an auxiliary switch diode especially designed for snubber circuits... can also improve power supply efficiency by partially transferring such ringing voltage into the secondary side of a power supply unit, trr=18 uses !)  w clipperze to specjalna dioda ładunkowa (zdumiewająco  długi czas trr ale tylko przy małym prądzie wstecznym ) do rekuperacji energii z indukcyjności rozproszenia transformatora co pozwala zmniejszyć straty mocy i podnieść sprawność SMPS.
Aktywną kompensacje zakłóceń common - Y można tez zastosować w układzie inwertera zasilającego silnik AC.

W połowie lat osiemdziesiątych pojawiły się pierwsze scalone impulsowe regulatory obniżające napięcie Buck i podnoszące napięcie Boost. Niskie napięcie przy dużym prądzie wymagane przez procesory masowo produkowanych komputerów PC zmobilizowały producentów mikroelektroniki.
Obecnie każdy duży koncern mikroelektroniczny produkuje wiele regulatorów Buck i Boost z kluczami Mosfet zarówno z diodą lub lepiej z Mosfetem załączanym synchronicznie gdy ma być diodą co podnosi sprawność regulatorów ponad 95%. Szczególnie droga jest energia z akumulatorów w urządzeniach przenośnych i tam zawsze jest regulator /y impulsowy szanujący tą energię swoją wysoką sprawnością. W regulatorach impulsowych na mały prąd wystarczające są maleńkie obudowy SMD. Masowo produkowane są tanie, dedykowane miniaturowe dławiki do tych regulatorów a także kondensatory low ESR z elektrolitem stałym i małe ceramiczne o znacznej pojemności.
Widać tu synergie technologii i dużego pieniądza z masowej produkcji.
N.B. Prowadzące kiedyś ofensywę eksportową koncerny Japonii jako pierwsze pod koniec lat siedemdziesiątych masowo produkowały standardowe dławiki o wyglądzie rezystora. Używane były do odsprzęgania zasilania i do mniej wymagających ( tolerancja wartości 5%) zadań sygnałowych filtracji i dopasowania. Ta ofensywa powstrzymana w końcu przez USA, miała przygotowane wielkie, znakomite zaplecze, szczególnie w mikroelektronice.
 
Sprawdzenie
1.Scalone Wzmacniacze Instrumentalne zbudowane z trzech wzmacniaczy operacyjnych (OPA) były i są nadal popularne ( za analog.com) Pierwsze dwa w przedwzmacniaczu  wzmacniają sygnał różnicowo a końcowy wzmacniacz o idealnie takich samych rezystorach R tłumi sygnał wspólny. Poważnym mankamentem jest nasycanie się wzmacniaczy ograniczające pole pracy. Na wykresie pokazano Diament czyli pole pracy dla 3 wzmacniaczy idealnych  Input Output Rail to Rail.

Ponieważ w realnych wzmacniaczach instrumentalnych wzmacniacze składowe często nie są Input Output Rail to Rail, Diament dla konkretnego typu jest jeszcze mniejszy

Inne konstrukcje Wzmacniacza Instrumentalnego mogą być pod tym względem korzystniejsze.
-Podaj wzory na odcinki ograniczające Diament dla przypadku idealnego IA z 3 OPA.

2.Dlaczego wzmacniacz operacyjny Rail to Rail Input ma w funkcji wejściowego napięcia common aż trzy napięcia niezrównoważania i trzy widmowe gęstości napięć wejściowych szumów  ?

3.Wymień  ( z rozdrabnianiem ) znane sensory „elektrometryczne”

4.Zaletą asymetrycznego powielacza napięcia   Villard/Greinacher/Cockcroft–Walton jest pojedyncze napięcie wsteczne na każdej diodzie i napięcie stałe kondensatorze. Diody połączone są w szeregowy łańcuch. Wadą powielacza jest duża rezystancja wewnętrzna spowodowana m.in. tym że do kolejnych stopni napięcie zmienne ( dowolnego kształtu ) podane jest przez łańcuch kondensatorów. Uziemiony węzeł D1 i C2 można rozdzielić i do D podać składową DC GND lub podpierające napięcie stałe ( aby się zsumowało na wyjściu ) a do C2 napięcie zmienne w przeciw fazie do tego podawane w prostym układzie. Po tym można do węzłów napięcia zmienne podać bezpośrednio kondensatorami co zmniejszy oporność wejściową powielacza. Tak powstał układ  Dicksona chętnie stosowany w układach scalonych gdzie szeregowo połączonymi diodami są z reguły kluczowane tranzystory Mosfet lub diody Schottky. Przy małych napięciach to że na kondensatorach są już powiększone napięcia stałe a na wyjściowym pełne napięcie nie ma znaczenia. Ale znane są dalsze ulepszenia układu Dicksona, głównie do realizacji monolitycznej
W zasilaczu do sensora elektrometrycznego zastosowano prostokątne pompujące sygnały antysymetryczne z układu CMOS i wariacje Villarda – Diksona to znaczy rozdzielono u Villarda jak opisano węzeł DC-D1 i AC-C2 a tylko na wyjściu dano jak u Dicksona ostatnią diodę i kondensator do GND na pełne napięcie. Zrobiono tak aby można było zastosować w wielostopniowym powielaczu miniaturowe kondensatorki SMD na małe napięcie. Rozwiązanie jest tanie i zabiera mało miejsca na PCB.

-Podaj lepsze i oszczędniejsze  rozwiązanie układowe, jeśli takowe jest.

Cwiczenie
1.Szumy  1/F flicker czyli migotanie –  ( to przypadek szczególny szumu  różowego z dodatkowym wykładnikiem alfa ale z reguły bliskim 1, generalnie 0.5-2)  występują w zdumiewająco wielu zjawiskach naturalnych w kosmosie ( w tym fale grawitacyjne), fizyce ( nawet klimat ), biologii, ekonomii... a dokonywane są kolejne odkrycia. Znane są też matematyce. Istnieją różne teorie powstawania szumu różowego.
Szumy napięciowe wzmacniacza CMOS MCP 604 ( jest poczwórny ) mocno wzmocniono i podano na słuchawki, na oscyloskop i „kartę” dźwiękową komputera. Oczywiście dominują w zakresie akustycznym szumy 1/F. Angażujące wiele tygodni pomiary wskazują że szumy 1/f w elementach elektronicznych  istnieją nawet przy częstotliwościach znacznie poniżej milionowej części Hertza. Niestety cyfrowy filtr górnoprzepustowy w ADC Sigma Delta karty obcina sygnał poniżej częstotliwości 25 Hz. Sygnał może być próbkowany w różnych standardach czyli częstotliwości i rozdzielczości.

-Jaki powinien być conajmniej czas zbierania próbek do analizy spectrum szumu 1/f
-Oceń na podstawie uzyskanego widma szumu w przybliżeniu częstotliwość Fc (corner)  i zgodność z danymi podanymi w dokumentacji pdf do układu. 
-Z jakim prawdopodobieństwem napięcie międzyszczytowe szumów w paśmie 0.1-10 Hz nie przekroczy 7 uVpp.

Duży szum ma zaporowo spolaryzowane małym prądem złącze B-E tranzystora. Szum ten wzmocniono wzmacniaczem operacyjnym i może być podany do oscyloskopu, karty dźwiękowej
PC i na słuchawki
-Jakiego rodzaju jest to szum ?

Można też wyliczyć spectrum sygnału muzycznego z pliku z sumy obu kanałów czyli monofonicznie. Po wybraniu jakiegoś utworu:
-Czy to jest spectrum szumu różowego ? Jaki jest wykładnik alfa ?
-Jak długa musi być próbka sygnału aby widmo było reprezentatywne ? 

2.Szumy 1/f tranzystorów Mosfet są odwrotnie proporcjonalne do iloczynu W x L czyli dla uzyskania małych szumów niskoczęstotliwościowych tranzystory wejściowe efektywnie muszą być duże co rzutuje na powierzchnie struktury  i cenę układu. 
Układ TI TLC226X ma Fc zaledwie około 500 Hz i w paśmie 0.1-10 Hz szumy międzyszczytowe tylko 1.3 uVpp. 
Układ nie jest skomplikowany

Na rysunku producenta co najmniej brakuje kreski i dwóch kropek.
-Dodaj co najmniej ( sprawdzenie działania w Spice) kreskę i kropki
-W technologiach CMOS o dużej rozdzielczości zawsze stosuje się w stopniach wzmocnienia napięciowego kaskody. Dlaczego tu ich nie zastosowano ?
-Ulepsz wymiary W , L podane w komputerowym modelu aby conajmniej uzyskać parametry producenta.