Гусев - Электроника (944138), страница 95
Текст из файла (страница 95)
При С', ~0 отрицатезп и. н ОС становится положительной, что приводит к потере ус~ чивости. Если О'с <О, то сигнал пеРемножителЯ надо инвеРтиРона ~ ь. В аналоговом перемножителе 525ПС2, имеющем встроенный ОУ, режим деления может быть осуществлен коммутпциеи внешних выводов микросхемы так, как показано на рис.
6.46, Погрешность делителей напряжения существенно увеличи и- ется при уменьшении напряжения еу'О Поэтому при рабо.е с малыми напряжениями сУ, необходимо использовать высококачественные перемножители. Условные обозначения делителя показаны на рис. 6.46, д.
Можно также создать устройсввн. выполняющие операцию извлечения квадратного корня. Длн этого в схеме рис. 6.46, в вход Х соединяют с выходом ОЪ. Тогда в соответствии с (6.166) выходное напряжение С помощью перемножителей также можно получить 4 .«- кции гй, сов, гй, агс)д при аппроксимации их рядом, реализовать фильтры и автогенераторы, управляемые электрическим напряжением, находить модули векторов, создавпть устройства с автоматической регулировкой усиления (ЛРУ). проводить динамическое сжатие сигналов (с помощью компрессоров) или динамическое их расширение (с помоппую эспандеров). В компрессорах реализуется малое изменение апч оп Рис. 9.47.
Схема компрессора (а) и эспандера (В) выходного сигнала при болыпих изменениях входного за счет использования инерционной схемы АРУ. В эспандерах — наоборот. Принцип работы компрессоров и эспандеров понятен из рис. 6.47, а, о. В них диод и конденсатор Г выполняют функцию пикового детектора. Постоянное напряжение на конденсаторе пропорционально амплитуде сигнала (с), „— на рис. 6.47,а, (/, — на рис. 6.47,6), Усилитель обеспечивает поддержание амплитуды Г,„„на уровне сl,„при значительных изменениях входного сигнала !/„на рис, 6.47,а. В эспандере рис.
6.47,б усилитель усиливает разность напряжений с)„и е'„„. При Г„, близких к х.7„, небольшие изменения входного напряжения вызывают большие изменения знамена~ела и рекультирующего коэффициента передачи сигнала. 9 9.9. детектОРы электрических сигналов Дез екторами называются устройства, с помощью ко~орых из электрических сигналов выделяется информационная составляющая. В зависимости от преобразуемого параметра. который песет информацию, их подразделяют на а,инлитудные, фазовые, чаетоптые, Отдельную группу составляют гинкронные детекнюры, часто выполняющие функции избирательных устройств. Среди амплитудных, которые часто называют выпрями- ~ елями, амплитудными дискриминаторами или преобразователями тех или иных значений, прина~о различать детекторы средневыпрямленного, пикового и действующего (эффективного) значений.
Название детектора характеризует параметр преобразуемого сигнала, которому пропорционально выходное напряжение (ток). Детекторы ередлеватрлмленного значения выполняются по хемам обычных выпрямительных устройств с учетом того, по выходной сигнал должен быль точно пропорционален :оответствующему параметру входного.
Применяют как од- е70 нополупериодное выпрямление входного сигнала (рис. 6.48,и), при котором выходной сигнал (рнс. 6.48,о) с ст12 (у„„(к) (ц сс гак и двухполупериодное (рис. 6.48,а), характеризуемое уравнением сс с- гсх сс' т К "Г 3 и Я + ) (1,„(у) 1, (6 9) 1 с тс2 1 сде К вЂ” — коэффициент пропорциональности. При невысокой точности преобразования и больших уровнях входного сигнала ~ Г„„(»~ (с„~ применяют пассивные преобразователи (рис. 6.49,а,б). У детектора (рис. 6.49,и) для улучщения линейности последовательно с основным выпрями~ельным диодом ПУ2 включен резистор Я .
Сопротивление его значительно больше прямого сопрогивлейия диода. Тем самым режим работы открытого диода ПУ2 приближается к режиму заданного тока, в котором нелинейность прямой ветви его вольт-амперной характеристики мало влияет на выходной сигнал. Диод УР! и резистор Я, включены для того, чтобы в оба полупериода нагрузка резистора Рс была одинаковой: )хх = Яз. Это предохраняет от появленйя дополнительной постоянной составляющей на разделительном конденсаторе, который часто устанавливается на выходе источника напряжения (с'.„. Недостатки такого детек- сс гора: значительная нелинейность при малых входных сигналах, низкая точность и стабильность, изменение характеристик преобразования при смене диодов. Эти же недостатки присущи двух полу пери одному выпрямителю пс» (рис.
6.49,б). В нем для линеаризации и улучшения температурных характеристик дополнительно ввелены диоды ИУ5, ПУб, включенные в прямом направлении. При малых входных сигналах прямое сопротивление диодов П>1-- П)4 имеет посад вышенное значение, что приводит к уменьшению выходного сигнала. Однако при этом увеличивается ряс. 6.4х. ди;праммы ахаляаса и сопротивление диодов П15 Пуб ( 1 " аыхрлв 'с а ссалр ври олнополуяериочном (Вс) и лвухвключенных параллельно с И„.
Это авлулерярлном (а) аыарямлаведет к перераспределению тока аая а! 47с ави у ул уту ! а> Рие Гу 49. Детекторы ередневынряыденного внвчения олнопо уаорполу о. Е ;упухполуп р о.уно о выпрямителя. Относительно большая сосгавляющая начнет протекать через сопротивление нагрузки Я„и нелинейность характеристики преобразования существенно уменьшится. Аналогично рассмотренуюму осуществляется компенсация температурной погрешности.
При повышении температуры прямое напряжение диодов выпрямителя уменыпается на 2,2 мВ>град, что должно привести к увеличению выходного сигнала. Одинаковые с этим уменьшения прямого напряжения на диодах >У1)5, >У)Эб снижают уровень выходного сигнала, В итоге результирующее изменение характ.ерисгик преобразования оказывается значительно меньше, чем это было бы при отсутсгвии компонентов параметрической компенсации, Ее эффективность зависит от правильности выбора резисто- рОВ Йе, Я,о На ЗНаЧЕНИЕ КОтОрЫХ ВЛИяЕт СОПрОтИВЛЕНИЕ НаГруЗКИ.
Значительно лучшие характеристики преобразования можно получить при использовании детекторов средневыпрямительного значения с активными компонентами. В них выпрямительные узлы обычно включаются в цепь отрицательной ОС., чт'о позволяет приблизительно в К„у раз уменыпить входное напряжение, при котором,диоды открываюгся. Соответственно уменыпаются влияния несуабильности порогового напряжения и разброса прямых сопротивлений диодов. В качестве прецизионных однополупериодных детекторов средневыпрямленного значения обычно используют ограничители (рис.
6.39,н), имеющие хорошие характеристики преобразования в диапазоне час~от до 1О кГц. На основе этой схемы создают и двухполупериодные выпрямители (рис. 6.50,и), В таком детекторе среднсвыпрямленного значения напряжения ОУ 0А1 и 1уА2 выпрямляю у разные полуволны входного сигнала, которые суммируются с противоположными знаками в ОУ 1)АЗ.
Коэффициент усиления каждой полуводны К Я1Лы !6.! 70) причем предъявляю гся жесткие требования к равенству сопротивлений резисторов Лу, Я,, Лз. Преимушества данной 472 и Рис. б.ай двухполупернодные детекторы срсдневыпрямленных напряжений с двумя 1а) н одним (б) вьпзрямдяющими узлами; диаграмма напряжений 1а) при сзнк ~" сгаих = с в.
— ° аик в (6.1 7 1) при бг„„ > 0 бг,„„ = — 17,„ -з .) + иг,„ — '. л~ лз (6. 172) 473 схемы в идентичности узлов, вьшрямляющнх разные полуволны. Благодаря этому разница в коэффициентах преобразования напряжения каждого из полупериодов имеет минимальное значение. Однако параметры преобразования зависят от большого числа сопротивлений, что требует их тщательного отбора. Кроме того, погрешности вносит напряжение смещения нуля ОУ 0АЗ и его дрейф. В двухполупериодном детекторе 1рис, 6.50,6) применен один выпрямляющий узел на ОУ 2)А1, который инвертирует входной сигнал.
Выходное напряжение ОУ тэА2 равно; Если выполняется условие 7д 277,77, (6.173) я, яа то коэффициенты преобразований гюлуволн напряжений равны и имею~ разные знаки. В результате сигнал на выходе будет однополярным и пропорциональным средневыпрямленному значению напряжения (рис, 6,50,в). Погрешности преобразования зависят от точности выполнения условия (6.173) и смещения нуля ОУ ттА2. Для сглаживания пульсаций выходного напряжения к выходу детекторов средневыпрямленного значения подключены фильтры низких частот, выполненные на пассивных или активных компонентах, причем смещения нуля активных компонентов дополнительно увеличивают погрешность преобразования.
Несмотря на эти недостатки, на основе рассмотренных схем можно создать детекз.оры, погрешности которых не превышают десятые — сотые доли процента. Значительно лучшие характеристики при сущее~пенном упрощении схемы удается получить в детекторах с коммутируемыми конденсаторами (рис. 6.51, а, б ). Рассмотрим работу однополупериодного детектора (рис. 6.51,и), считая идеальным усилитель переменною напряжения ). Пусть напряжение на конденсаторе С равно нулю и на вход поступает отрицательная полуволна напряжения.
В этом случае диод ПЭ) открь7т, а потенциал ~очки и равен потенциалу общей шины. Напряжение на конденсаторе С имеет нулевое значение. При смене полярности входного напряжения открывается диод )т02, но в точке а потенциал ос~ае~ся нулевым. Конденсатор С начинает заряжаться током 7, который равен )=и,„/А,. За время этой полуволны на нем накопится заряд к7 рие 6.5!, Однополупернодные и даухпопупериодные детекторы е коммутируемагии конденсаторами: 474 т!г и -~т~г тз — ) Г(г)си=-- и,„(г)пь 1 (6.174) (6.177) 475 При отрицательном сигнале второго периода напряжение в точке а равно нулю, диод Р'01 открыт, а П72 закрыт.
Конденсатор С разряжается через резистор Яг. Его заряд уменыпается по экспоненциальному закону д (г) = д(0)е ~лаге) (6.175) При положительной полуволне процесс зарядки конденсатора С повторяется и напряжение на нем повышается, причем ток зарядки практически не зависи~ от напряжения на конденсаторе вследствие того, что он включен в цепь ОС усилителя. Ток разрядки при каждой полуволне увеличивается из-за повышения напряжения на конденсаторе С. При равенстве изменений заряда наступает динамическое равновесие. Среднее напряжение на конденсаторе перестает меняться, что свидетельствует об окончании переходного процесса. Постоянная составляющая выходного напряжения пропорциональна средневыпрямленному значению входного при однополупериодном выпрямлении.
Действительно, исходя из равенства приращений заряда на конденсаторе при его зарядке и разрядке можно записать тгг т ЛДр — — ЛДг= — и,„(г)с11= и,(г)йп (6.176) А о тд Если учесть, что постоянную времени т=А С берут большой, так, чтобы за период входного сигнала напряжение на конденсаторе существенно не изменилось, то можно считать, что его постоянная составляющая т туг ~У„.= — 6~,(г)бг= — --' "и,„(7)Ж.
тн, 1 гог о Так как напряжение Г, присутствует на выходных зажимах в течение промежутка времени г = Т 7, для Ь;„„можно записать (6.178) 1 о Амплитуда пульсаций выходного напряжения зависит от частоты сигнала и значений емкости конденсатора С и резисторов А, и Лг. Этими же параметрами определяется длительность переходного процесса. Поэтому имеется одно значная связь между быстродействием и уровнем пульсации Л(/, выходного напряжения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
