3.6. Преобразователь средневыпрямленного значения

Преобразователь средневыпрямленного значения (ПСЗ) дает на выходе напряжение, постоянная составляющая которого проп орциональна среднему значению выпрямленного входного напряжения. Работа ПСЗ основывается на том, что при одной полярности входное напряжение с некоторым масштабным коэффициентом подается на выход, а при другом – выходное напряжение поддерживается равным нулю (однополупериодный выпрямитель) или инвертированному входному напряжению (двухполупериодный выпрямитель) [4, с.117-120].

В данной работе используется схема двухполупериодного ПСЗ (рис.11), который при любом знаке входного сигнала имеет близкое к нулю выходное сопротивление.

Рис.11. Схема преобразователя средневыпрямленного значения

Достоинством данной схемы является то, что для ее построения всего лишь двух точных резисторов. Когда входное напряжение положительно, оно через резистор R42 проходит на вход повторителя (DA20), и таким образом, получаем U_вых = U_вх. Диод VD6 при этом закрыт, и напряжение с выхода ОУ DA19 никак не влияет на состояние ОУ DA20.

При отрицательном входном напряжении диод VD6 открывается и повторитель на ОУ DA20 оказывается подключенным к выходу ОУ DA19. Обратная связь в этом случае замыкается через резистор R43, и выходное напряжение равно . Если R 41 = R43, то в целом для рассматриваемого ПСЗ получим U_вых = |U_вх|.

Примем R41 = R42 = R43 = 1 кОм. В качестве выпрямительных элементов VD5, VD6 используются импульсные ВЧ диоды типа КД522А. Характеристики диодов указаны в Приложении Е. В качестве ОУ DA19 и DA20 используем микросхему OP-37А.

Используем резисторы следующих типов и номиналов:

R41, R42, R43: C2-29В-0,125Вт-220 Ом±1% (ряд Е96);

3.7. Устройство выборки-хранения

Устройство выборки-хранения (УВХ) – это схема, запоминающая напряжение на выходе в определенный момент времени, необходимого для преобразования АЦП в двоичный код.

УВХ позволяет сохранить отсчет постоянным в течении всего времени преобразования и избежать апертурной погрешности. Для того, чтобы в каждый момент времени схема «запоминала» значение сигнала, используем параллельную схему включения УВХ. В этой схеме используются два УВХ – со срабатыванием по логической единице и по логическому нулю (рис.12).

Рис.12. Устройство выборки-хранения

Параллельная схема включения УВХ позволяет исключить время выборки из цикла преобразования АЦП и, тем самым, повысить быстродействие системы. Для исключения влияния выходного напряжения одного УВХ на выходное напряжение другого, обе микросхемы коммутируются аналоговым ключом DA23.

УВХ и ключи стробируются импульсами c частотой f_строб. Частота стробирования равна половине частоты дискретизации:

(3.7.1)

Когда УВХ DA21 находится в режиме выборки (лог. «1» на входе HOLD), первый ключ DA23 разомкнут (лог. «0» на входе V0). В это время УВХ DA22 работает в режиме хранения (лог. «0» на входе HOLD), второй ключ DA23 замкнут (лог. «1» на входе V1). Для того, чтобы обеспечить подачу логической единицы и нуля на входы микросхем УВХ, используем инвертор DD1.1 (микросхема К155ЛН1). Характеристики микросхемы указаны в Приложении Ж.

Время хранения УВХ равно времени преобразования АЦП:

(3.7.2)

Для сглаживания сигнала на выходе УВХ используется RC-цепочка, номиналы элементов которой определяются из соотношения:

(3.7.3)

R44 = 909 кОм, C8 = 1 пФ.

Используем резистор и конденсатор следующих типов и номиналов:

C7: К70-7-350В-249 пФ±5% (ряд Е96);

R44: C2-29В-0,125Вт-2,74 кОм±1% (ряд Е96).

В качестве УВХ DA21 и DA22 используем микросхему SHC804СМ. Характеристики микросхемы указаны в Приложении З. В качестве аналогового ключа используется микросхема КР590КН5.