3.6. Усилители
Измерительный усилитель представляет собой группу элементов, предназначенных для изменения мощности сигнала до требуемого значения.
Классификация усилителей электрических сигналов проводится:
- по виду используемых активных элементов — усилители электронные, магнитные, оптико-электронные и др.,
- по виду основного усиленного сигнала — усилители напряжения, тока или мощности,
- по виду связи между каскадами — усилители с непосредственными связями, реостатные или резистивные, резистивно-емкостные (RC-усилители), трансформаторные, резистивно-трансформаторные,
- по способу усиления — усилители непосредственного усиления и с преобразованием спектра усиливаемого сигнала,
- по характеру зависимости между входным и выходным сигналами — усилители линейные и нелинейные,
- по полосе пропускания — усилители широкополосные или видеоусилители, звуковые, узкополосные, усилители постоянного тока.
Усилители в цифровой измерительной технике предназначены для регулирования уровня выходного напряжения в двоичной форме 1 и 0 (регенеративный усилитель, рис.17,а); согласования уровня выходного напряжения аналого-цифрового преобразователя с уровнем входного напряжения устройства вывода данных (согласующий усилитель, рис.17,б); получения линейно (во времени) возрастающего напряжения (интегрирующий усилитель или генератор сигналов пилообразной формы, рис.17,в); сравнения измерительного и опорного напряжений (усилитель нулевого сигнала, рис.17,г).
Рис.17. Принципы действия усилителей, где а - регенеративного усилителя; б - согласующего усилителя; в - интегрирующего усилителя; г - усилителя нулевого сигнала; Uв - напряжение питания; Uм - измеряемое напряжение; Uv - опорное напряжение; Uа - напряжение на выходе.
Неинвертирующий усилитель. Входной сигнал подают на неинвертирующий вход, сигнал на выходе имеет тот же знак. Выходное сопротивление
.
Повторитель сигнала. Коэффициент усиления повторителя Kос = 1. Повторитель удобный каскад согласования высокоомного источника сигнала и низкоомной нагрузки.
Измерительный усилитель тока используется для измерения малых токов без внесения искажений в цепь за счет внутреннего сопротивления обычного микроамперметра.
Наиболее точное преобразование сигналов в виде переменного электрического тока осуществляется с помощью трансформаторов тока.
Измерительные преобразователи тока используют при измерениях тока от десятков ампер и выше. Для масштабного преобразования сигналов в виде слабых токов используются измерительные усилители токов.
3.7. Модуляторы.
Под модуляцией понимается процесс изменения во времени одного или нескольких параметров сигнала-носителя в соответствии с передаваемыми сообщениями.
В качестве несущего сигнала используют:
- постоянный сигнал z(t) = xm,
- гармонический сигнал z(t) = xmcos(ω0t + φ)
- периодическую последовательность импульсов.
В зависимости от выбора носителя информативного параметра различают следующие виды модуляции:
ПМ – прямая модуляции, обеспечиваемая изменением значения постоянного сигнала;
АМ – амплитудная; ЧМ – частотная, ФМ – фазовая модуляции, обеспечиваемые воздействием на соответствующей параметр гармонического несущего сигнала;
АИМ – амплитудно-импульсная, ЧИМ – частотно-импульсная, ВИМ – время-импульсная, ШИМ – широтно-импульсная, ФИМ – фазоимпульсная, СИМ – счетно-импульсная, КИМ – кодо-импульсная модуляции, обеспечиваемые воздействием на соответствующий параметр периодической последовательности импульсных сигналов, используемых в качестве несущих.
Математическим аппаратом, позволяющим теоретически сопоставлять различные виды модуляционных преобразований, является спектральный анализ.