Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 3. Сложные ИС для устройств передачи данных (1987) (1092083), страница 44
Текст из файла (страница 44)
На рнс. 5.49 показана схема установки смещения для усилителя типа ЬН3015, На рис. 3.50 представлена схема неннвертируюшего усилителя с индуктивной нагрузкой. При аналоговом регулировании усиление напряжения необязательно. Часто бывает достаточно того„ что схема работает как повторитель. При этом входное напряжение, которое уже имеет требуемый уровень, передается на выход с усилением Глава д мощности. В данном случае источник входного напряжения с относительно высоким внутренним сопротивлением й заменяется источником напряжения — повторителем, вырабатывающим такое же напряжение, но имеющим много меньшее значение )гь 3.23. Чувствительные элементы-датчики Чувствительные элементы, часто называемые датчиками, можно подразделить на три группы.
По этой классификации выделяются группы датчиков, у которых: а) при изменении измеряемой величины меняется величина сопротивления или импеданса, К этой группе относятся терморезисторы, флюксисторы, фоторезисторы () РК) и т. д.; б) при изменении измеряемой величины меняется напряжение. К этой группе относятся генераторы Холла, пьезоэлектрические датчики и тахогенераторы; в) прн изменении измеряемой величины меняется сила тока. К этой группе относятся фотоэлементы и термоэлементы. Практически все чувствительные элементы, у которых происходит изменение сопротивления нли нмпеданса, используются в мосте Уитстона для получения дифференциального напряжения, которое управляв~ дифференциальным уснлнтелем.
Преимуществом измерений с помощью дифференциального напряжения, как уже упоминалось, является то, что синфазпые сигналы, возникающие в соединениях между датчиком и усилителем, не оказывают влияния на выход усилителя. Следовательно, усилитель не реагирует на эти синфазные сигналы. Сказанное относится к операционным усилителям.
В этих усилителях подавление синфазных сигналов лежит в пределах бО— 120 дБ. По этим причинам датчики, вырабатывающие напряжение, также реализуются как дифференциальные усилители. В принципе возможно включение датчика между инвертирующим н неинвертирующим входом усилителя, но для правильного выбора рабочей точки и получения требуемого коэффициента усиления необходима дополнительная схема, как показано на рис. 3.5Р В чувствительных элементах, у которых происходит изменение тока, это изменение должно быть преобразовано в изменение напряжения, а затем усилено операционным усилителем.
Чувствительные элементы с изменяющейся силой тока имеют постоянную ЭДС, но их внутреннее сопротивление Я,„изменяется вместе с измеряемой величиной. Благодаря включению резистора последовательно с внутренним сопротивлением и учитывая, что ЭДС постоянна, мы можем преобразовать нзмене- Свлвь устройств оброботни с внешней средой ние ит, в изменение напряжения и подать зто напряжение на операционный усилитель. В принципе такое же преобразование происходит в чувствительных элементах с переменным сопротивлением, но здесь отсутствует внутренняя ЗДС.
Для того чтобы определить, изменилось ли сопротивление элемента, на него необходимо подать внешнее напряжение питания. Изменения напряжения или сопротивления чувствительного элемента могут быть самыми различными. В одних случаях изменения «г -У в Рис. З.зп Схема е оиервциоиимм усилителем. напряжения составляют милливольты, в других случаях— вольты. Усилитель, подключенный к чувствительномуэлементу, должен иметь достаточный коэффициент усиления для того, чтобы повысить входное напряжение до требуемого уровня на выходе. В операционных усилителях требуемая величина коэффициента усиления достигается с помощью резистора обратной связи Нос (=)гт, рнс.
3.51). Коэффициент усиления апределяЕтен СаатНОШЕНИЕМ Яссах ПРИЧЕМ )Х~ех ЯВЛЯетСЯ Суммой СОПРО" тнвления Яв и внутреннего сопротивления источника напряжения. 3.24. Термистар в качестве датчика температуры Термисторы изготовляются из полуправодящих окислов„ смесей медиомарганцевой и никелевой закнси. Их называют также резисторами с отрицательным температурным коэффициентом. У термисторов зависимость между сопротивлением и температурой выражается следующим образом: Я=Авв!т (0М) где )г — сопротивление при абсолютной температуре Т; А н В— постоянные для определенного сопротивления; е — основание натуральных логарифмов (в=2,718). Представленная здесь экспонеициальная характеристика изменения сопротивления термистора может оказаться неудоб- Глава 3 пой для некоторых случаев применения.
Часто бывает необходимо, чтобы характеристика имела более линейный характер. На практике это осуществляется благодаря параллельному или последовательному включению линейного резистора. Полученная схема имеет более низкий температурный коэффициент, чем отдельный термистор. На рпс. 3.52 в логарифмическом масштабе показана зависимость сопротивления термистора от темпе- 5 Ф В а М~ !ПО гзО (00 лб АО 050 7енпвжлра, С Рис.
З.ба. Зависимость сопротивления термистора от температуры. ратуры. На рис. 3.53,а в линейном масштабе представлена зависимость сопротивления термистора, шунтнрованного постоянным резистором лс, от температуры. Эталонной температурой Т~ (рис. 3.53,а) является температура, при которой термистор и постоянный резистор имеют равные величины; при атом принимается, что при температуре Тв термистор имеет температурный коэффициент, равный -3,5%/'С.
Температурный коэффициент о термистора получается при дифференцировании предыдущей формулы: 1 <Я В И от' 'Ге ' Благодаря малым размерам и высоким температурным козффициентам термисторы особенно пригодны для использования в качестве термодатчиков. Эти злементы устойчивы против влектрических и магнитных помех. Наряду с резисторами с от- т.'влаь устройств обработки с виечиией средой 100 00 30 0, -311 -00 -40 -30 0 УО Фу бб М! П 'Уб 40 00 30 И 130 — — !ущвьамиа, 0 Рис.
3.53. Температурные зависимости сопротивления термистора с спунтом д'1а), а также сопротивления термистора типа В832001130Е фирмы Рмира с последовательно в параллельно подключенным резистором (б). рицательным температурным коэффициентом сушествуюттакже резисторы, имевшие положительный температурный коэффициент. 3.25. Измерение мощности с помощью термисторов Для измерения моц)ности к термистору можно подвести низкочастотный, высокочастотный илн сверхвысокочастотный сигнал. Сравнение с результатом измерения по постоянному току позволяет определить, какая энергия переменного тока требуется для определенного изменения сопротивления термнстора. На частотах ниже 10 МГц рекомендуется подавать ВЧ-энергию на нить накала, находящуюся в непосредственной близости от термистора для обеспечения хорошей термической связи.
Г1ри этом измерительная и ВЧ-схема электрически отделяются друг от друга. 270 Глава 8 Практическая схема датчиков мощности, защищенная от изменений температуры окружающей среды, представляет собой мост из двух одинаковых термисторов с косвенным подогревом. К нити накала одной цепи подается неизвестная мощность, а к нити накала другой цепи — мощность постоянного тока.
Благодаря тому что при наличии постоянного тока происходит разбаланс моста, можно определить неизвестную мощность. При Рис. 3.54. Каиструитиипое исполнение термистороп фирмы 5~етпепи управлении процессом можно вводить мощность постоянного тока в цифровой форме и с помощью схемы сравнения определять, достигнуто лн согласование. На рис. 3.54 представлены некоторые типы термисторов. 3.26. Использование полупроводниковых диодов в качестве датчиков температуры Падение напряжения на диоде, включенном в прямом направлении, зависит от температуры и изменяется примерно на величину 2 мВ/'С. Поэтому в измерительной схеме, где диод используется в ~качестве температурного датчика, мы можем использовать обычный измерительный мост нли операционный усилитель, как показано на рис.
З.бб. В данной схеме измеряется разница между температурой окружающей среды и температурой в помещении, т. е. определяется температура относительно температуры окружающей среды, которая служит эталоном. В некоторых случаях в ту ветвь моста, где находится диод, подается более сильный ток, при этом измерительный диод рассеивает большую мощность и происходит разбаланс моста. Мост может быть также выведен из равновесия в обратном направлении охлаждением диода воздушным потоком В этом случае можно: Связь рот ойств обработки с вивитмвй средой а) измерить величину воздушного потока (движение воздуха); б) определить наличие воздушного потока для охлаждения, В последнем случае мост необходимо сочетать со схемой сравнения, значение логического сигнала на выходе которой определяет наличие воздушного потока. При контроле охлаждения устройствами обработки данных часто применяет- еУИ мат »бсаушу рзла дяд Мордвы ййртчбя рис.
З.ао. Схема измерения температуры с кремниевым диодом в качестве чувствительного элемента. а — мостоааа схема; б †мо а сочетаема с аперамаоааым усилителем. ся метод, при котором температура определяется введением датчика в воздушный поток охлаждаюшего вентилятора. Если вентилятор вышел из строя, то реагирует схема сравнения и включается запасной вентилятор при одновременной индикации на панели обслуживания выхода из строя одного из вентиляторов. Кроме того, можно дать команду к отключению всего устройства, после чего проводятся ремонтные работы и работоспособность приборов восстанавливается. 3,27. СбБ-фотоэлементы или фоторезисторы Сернистокадмиевые элементы, часто обозначаемые СдЯ- элементы, имеют разные обозначения, например ПИ-резисторы (фирма РИ11рз), но обычно их называют фоторезисторами.
Уже давно известно, что кристалл сернистого кадмия имеет фоточувствительные свойства, однако эти свойства были впервые практически использованы лишь в 1955 г. Р. Х. Буде и другими физиками. Сернистый кадмий является достаточно дешевым и чрезвычайно светочувствительным, через него можно пропускать относительно большие токи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
