Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров) (554136), страница 38
Текст из файла (страница 38)
При и„>Е, ток определяется характеристикой диода. Упрощенная схема нелинейного устройства приведена на рис. 9.1, в. На диод Д~ напряжение смещения ле подается. Квадратичный участок его характеристики соответствует участку Π— 1 аппроксимируемой кривой. При напряжении и„>Ем открывается диод Дт и в цепи будет протекать ток 1, — 1ь Ток 1~ определяется линейным участком характеристики диода Дь ток 1, — квадратичным участком характеристики диода Дь Суммарный ток соответ- мости), измерение постоянной составляющей, обычно с помощью показывающего измерительного прибора.
Характеристику нелинейного элемента можно представить в "форме степеннбго ряда следующего вида: 1=из+а~и+азиз+ ..., (9.6) ,ствует участку 1 — 2 параболической кривой и т. д. Соединение нескольких ячеек, при котором их токи складываются, дает возможность получить характеристику в виде сложной ломаной линии, близкой к параболе. Сопротивления в цепи делителей подбирают таким образом, чтобы напряжение смещения на каждой последующеи ячейке было больше, чем на предыдущей. Чем больше ячеек, Рис. 9.1. Схема нелинейного устройства с' квадратичной характе- ристикой тем точнее аппроксимация. Для того чтобы прибор измерял и несимметричные напряжения (без постоянной составляющей), на входе схемы рис.
9.1, в включен симметричный трансформатор и первые диоды включены по схеме двухполупериодного выпрямителя. Показания измерительного прибора соответствуют зависимости г=атне. Вольтметры, нелинейное устройство которых имеет квадратичную характеристику, называют кв адр а т и ч н ы и и. 177 2. Иелинеаныд элаиенг с линеинмл учисгнои характеристики. Примером устг ройств данного типа может служить двухполупериодяый выпрямитель (ркс. 9.2).
Ток через прибор протекает з одном направлении в течевие обоих полупериодов измеряемого напряжения: при положительном полупериаде — по цепи диод Д,— прибор — Дь при отрицательном †Де†прибор — Д,. Завнсимаогь тока в диагонали моста от приложенного напряжения определяют соотвошением аи, и>0, — ии, и<0. (9.9) Зависимость (99) справедлива при большом значении приложенного напряжения.
Постоянная составляющая така в'диагонали определяется соотношением т и Г л = — ! и (1) ~ иу = Ьиср,р т ~ (9. 10) и пропорциональна средвевыирямлеввому значению напряжения, подводимого к нелинейному устройству. Этэ зависимости имеет лх место при любой форме измеряемого напряжения. Характеристики реальных нелинейных элементов Дг не имеют строго линейного участка, как это учиты- вается формулой (9.9). Сила тока, протекающего ФЛ через диод при положительном значении измеряемо- го напряжения, Ь=и/()гдр(и)+г), где Ядр(и) — со- т нротнвлевие открытого диода, зависящее от прилоДт д женного напряжения; г — сопротивление показывающего измерительного прибора.
Начальный участок характеристики ближе к хвадратнчному. Поэтому и выражение для постоянной составляющей тока нельРис. 9.2. Детектор сред зя точно определить формулой (9.10). Появится повевыпрямленного зваче- грешность измеревий, величина которой тем меньше, ния чем ближе к линейной характеристика элемента иа рабочем участке. Для улучшения линейности вольтвмпернай характеристики в диагональ моста включают добавочный резистор Яд,а, величина которого м~юго больше внутреннего сопротивления диода в открйтом состоянии. и В этом случае прямой ток через диод Г = Так как А'др (и) -1- г+ Яд Ддлрйлр(и), то можно считать, что Дл+г+Адр(и) =сопят.
Следавателыю, зависимость прямого тока от напряжения близка к линейной. Уменьшение чувствительности, которое будет при включении сопротивления, можно компенсировать введением дополнительного усиления. резистор К, с конденсатором, шуитнрующнм показывающий прибор, представляет собой фильтр, наличие которого уменьшает значение тока высших гармоник, протекающего через прибор. Вольтметры.
содержащие лю~ейный. детектор, называют обычна л и н е й н ы м и. 3. Нелинейный влелчент с устройством памяти. Для измерения пиковых (амплятудных) значений напряжения в нелинейное устройство необходимо ввести элемент, зйпомннаюгпнй максимальное (за период нлн за время накопления) значение измеряемого напряженая. Таким элементом может быть емкость, заряжаемая через диод до пикового значения приложенного напряжения. Можно выделить две основные схемы построения нелинейного устройства: с открытым я закрытым входом (рнс.
9.3, а, б). Первая схема представляет собой последовательный детектор с открытым входом, вторая — параллельный детектор с закрытым входом. В схеме с открытым входом (рис. 9.3, а) при гармоническом измеряемом напряжении происходит зарядка конденсатора С че., рез малое прямое сопротивление диода и внутреннее сопротивле'ние источника тт'; при положительных полупериодах приложенного , напряжения.
При отрицательных полупериодах конденсатор раз' ряжается через большое сопротивление Я. Постоянная времени ' разрядки много больше постоянной времени зарядки, поэтому напряжение на конденсаторе возрастает. В установившемся режиме кондеысатор заряжен до напряжения, близкого к амплитудному значению, т. е. и,=(У . и, 7 А Подзарядка происходит только в течение малой части периода, характеризуемого углом отсеч- С й ки. В эти моменты времени измеряемое напряжение превышает напряжение на емкости.
а) й Среднее значение напряжения иа конденсаторе всегда меныпе ' напряжения Ц, на величину Рис. 93, Нвпввейвыв Устройства пико- вых вольтметров: Ли = ьт,~, соз О, где угол отсеч-, ки 9 — )/3п~э /(тт Так как Влвлвм всегда Ст',р>О, а тт не стремится к бесконечности, то Ьиз-О и и,(с7, . Если напряжение, приложенное к линейному устройству, содержит постоянную составляющую, т. е, и„=ив+ ь7 .т з1п Ы, то конденсатор С заряднтся почти до максимального значения суммарного напряжения, т. е. ив ив+(7тьл.
Показания вольтметра будут соответствовать максимальному значению суммарного приложенного напряжения, что характерно для вольтметров с открытым входом. В схеме с закрытым входом (рис. 9.3, б) зарядка конденсатора происходит через сопротивление диода и внутреннее сопротивление источника напряжения )ть При гармоническом измеряемом напряжении в установившемся режиме и,=0 „(полярность напряжения и, показана на" рис. 9.3, б). Разрядка конденсатора происходит через большое сопротивление Д и сопротивление )ть При этом напряжение на сопротивлении Д меняется во времени по закону 'па=ил — и =ь7м,тз1птв( — и,. Если синусоидальное напряжение достигает максимума при положительном полупериоде, то ппжО.
При отрицательном максимуме ип — 20 „. Таким образом, в установившемся режиме на сопротивлении тт имеется пульсирующее напряжение, изменяющееся в интервале от О до — 2ь7 . Устройства, включенные за сопротивлением тт, выделяют постоянную составляющую напряжения, равную К „. Если напряжение, приложенное к нелинейному элементу, содержит постоянную составляющую, т.
е. п„=ив+ (7„з1п твС, то и,-ио+ь/ „. В установившемся режиме при положительном максимуме приложенного напряжения и„=и,— и.=О, при отрица- 179 тельном полупериоде ив= †/,„, Наличие постоянной составляющей во входном напряжении не влияет на напряжение, падающее на сопротивление 11. Следовательно, вольтметр с закрытым входом не реагирует на постоянную составляющую входного напряжения, а измеряет напряжение без постоянной сос.тавляющей.
Важным параметром нелинейного устройства является входное активное сопротивление. Для устройств с открытым входом (последовательный детектор) оно определяется соотношением Р ож =Р/(2я), а с закрытым (параллельный детектор) — соотношением Й эжен/(21+1), где А — постоянный коэффициент. В режимах работы диодных детекторов электронных вольтметров А — 1. Поэтому в первом приближении Р„ожй/2; Й„э-Р/3. К основным блокам вольтметра кроме нелинейного устройства атносятся усилители и показывающий измерительный прибор.
З схемах вольтметров применяют усилители постоянно~о и переменного напряжений. Усилители постоянного напряжения включаются за нелинейным устройством и выполняют две основные функции: 1) обеспечивают получение мощности, необходимой для приведения в действие электромагнитного механизма стрелочного прибора, включаемого на выходе вольтметра; 2) обеспечивают согласование малого входного сопротивление стрелочного прибора с большим выходным сопротивлением нелинейного устройства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
