3.4.9. Виділення модуля змінної напруги

Точні схеми виділення модуля змінної напруги будуються на основі двох ОП, сполучених діодами так, що полярність коефіцієнта підсилення переміщається із зміною полярності вхідного сигналу, а полярність вихідної напруги U_вих залишається незмінною (рис. 3.20). Обидва ОП охоплюютьсязагальним ВВЗ, тому для уникнення самозбудження використовують конденсатор С₁. Коефіцієнт підсилення можна змінювати в n разів шляхом зміни значень опорів резисторів R₂ та R₃ , як показано на рис. 3.20.).

Рис.3.20 – Схема точного виділення модуля змінної напруги

Для вказаних на рис. 3.20 номіналів опорів резисторів за умови U_вих≤±10 В, значення вхідної напруги не перевищує U_вх≤±2 В.

3.4.10. Виділення середньоквадратичного значення напруги

Середньоквадратичне значення напруги U_ск є показником енергії, яку містить сигнал та яка не залежить від форми сигналу. Найпростішим способом його визначення є порівняння з його середнім заченням

, (3.58)

де u(t) – поточне значення сигналу; – середнє значення сигналу.

Середнє значення сигналу отримується після фільтрації вихідної напруги схеми виділення модуля сигналу. Схеми на перемножувачах напруг або на базі транзисторних збірок з відрізково-лінійною апроксимацією квадратичної функції дають можливість знаходити середньоквадратичне значення з похибкою лише декілька відсотків [ ]. Найточнішим шляхом його знаходження є перетворення сигналу на тепловий еквівалент з подальшим визначенням або температурним або амплітуди взірцевого сигналу, який призводить до однакового нагрівання термоелемента. З цією метою використовуються ідентично термоелектричні перетворювачі ТП1, ТП2 та однакові нагрівачі R₃=R₄ (рис. 3.21). Для обох схем

Р ис. 3.21 – Знаходження середньоквадратичного значення шляхом перетворення в тепловий еквівалент на базі термоелектричних перетворювачів (а) та транзисторних температурних сенсорів (б)

; ; ; ;

.

Якщо , , , то і справедлива система рівнянь

(3.59)

де U₁, U₂ – вихідні сигнали ТП1, ТП2 або транзисторних температурних сенсорів VT1, VT2; U_вих1, U_вих2 – вихідні сигнали ОП DA1, DA2; k₂ – коефіцієнт передавання ОП DA2; R₃, R₄ – опори нагрівачів.

За умови, що коефіцієнт k₂ є великим k₂ → ∞ з системи можна визначити U_вих2

(3.60)

За виконання умов , R₄=R₃

. (3.61)

В схемі рис. 3.21.а нескладно досягнути точності декілька десятих відсотка. Якщо використати інтегральну технологію виготовлення транзисторів та нагрівачів, то завдяки підсиленню напруги диференціальним каскадом VT1, VT2 зменшаться похибки складові похибок, внесені ОП. Завдяки інтегральній технології також суттєво збільшується точність схеми шляхом зменшення похибок від не ідентичності сенсорів температури та нагрівачів. Окрім цього, завдяки малому об’єкту напівпровідникового кристалу значно зростає швидкодія перетворювача, яка практично визначатиметься тільки затримками в колі фазового коригування (стала часу конденсаторів с) [ ].