Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

UPOS3 / Раздел3

.doc
Скачиваний:
17
Добавлен:
15.06.2014
Размер:
154.62 Кб
Скачать

3. ВХОДНЫЕ ДЕЛИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ И АТТЕНЮАТОРЫ

На входе ЦИУ зачастую применяются входные делители напряжения, аттенюаторы и входные усилители. Они позволяют соответственно изменить напряжение входного сигнала до уровня, необходимого для последующей обработки.

Входное сопротивление Rвх любого измерителя уменьшает измеряемое напряжение при его подключении к источнику сигнала (методическая погрешность). Этот факт отражается законом Ома для полной цепи. Допустимое значение данной методической погрешности должно быть увязано с числом уровней квантования Nmax для устройств, обрабатывающих входное напряжение. При условии, что относительная методическая погрешность результата измерения вх связанная с конечным значением Rвх, не должна превышать относительного значения кванта (100/ Nmax), то относительная методическая погрешность вх определяется [6]:

, (3.1 )

где Rвых – выходное сопротивление источника сигнала.

Таким образом, высокая разрешающая способность цифровых вольтметров требует высокого входного сопротивления. Указанное относится к основному диапазону измерения. На диапазонах с более высокой чувствительностью, где часто применяется предварительный усилитель с последовательной ООС, Rвх уменьшается во столько раз, во сколько увеличивается чувствительность [6, с. 148-152]. Для усилителя с ООС известны формулы (коэффициент усиления, входное сопротивление):

; ; , ( 3.2)

где K и R - коэффициент усиления и входное сопротивление без цепи ООС;

 - коэффициент передачи цепи ООС.

На верхних диапазонах (относительно основного) применяется входной делитель напряжения (ДН), определяющий входное сопротивление устройства. Вариант схемы многодиапазонного входного устройства показан на рис. 3.1.

На диапазонах "10-1000" переключатель SW1 в нижнем положении и Rвх определяется ДН R1-R4. К выходу ДН1 подключён усилитель с ООС. При К >> 1 можно считать, что КООС = 1/. Так как переключатель SW3 находится в верхнем положении, то  = 1 и КООС = 1. Только при Rвх ООС >> (R2 + R3 + R4) можно считать, что Rвх ООС не влияет на величину входного сопротивления всего устройства.

Рис. 3.1. Входное устройство с диапазонами выше и ниже основного

На диапазонах "0,1; 1" делитель R1-R4 отключается переключателем SW1 (SW2 в верхнем положении) и входное сопротивление устройства равно Rвх ООС. Положение переключателя SW3 определяет значение коэффициента  ( = 1 или  = R6/(R5 + R6) < 1), что изменяет как коэффициент усиления входного сигнала, так и входное сопротивление устройства.

Для входных делителей напряжения разработаны специальные гибридные ИС типа ДНМ [6] с номинальным значением коэффициента деления 1, 10, 100, 1000 и общим сопротивлением 10 МОм  кОм. Погрешность коэффициента деления не более 0,01-0,002 %, а температурный коэффициент отношения не более 210-4 %/оС. В корпусе ИС также находятся подстроечные резисторы, позволяющие подгонять коэффициент деления с погрешностью до 0,001 % (см. табл. 3). Пример расчёта входного многодиапазонного устройства дан в [11, с. 182-184].

При построении широкополосных ЦИУ важно обеспечить постоянное значение активного входного и выходного сопротивления ДН как в частотном, так и в динамическом диапазоне. Оно должно быть равно характеристическому сопротивлению тракта передачи сигнала (обычно  = 50 Ом) для неискажённой передачи формы сигнала. Для этой цели применяются аттенюаторы [12, с. 138-140]. В основном применяются аттенюаторы П- и Т-образных конфигураций, рис. 3.2. Номиналы их элементов при R­вх = Rвых = 50 Ом и вносимым затуханием Аi  60 дБ приведены в табл. 4 [10].

Таблица 3

Параметры ИС входных делителей напряжения

Тип

Rвх, МОм

Погрешн. коэф. делен., %, не более

Температурн. коэф-т отношения, %/оС, не более

Нестабильн. коэф-тв деления, %, не более

Габариты, мм

Масса, Г

ДНМ-7Б

1010 кОм

0,001

10-4

0,001 за 5000 ч

155х40х72

450

ДНМ-9

70х13х13

20

НР2-5

0,05

(110)10-6 1/оС

0,02-0,05

77х68х22

ДНД-4

0,01

200

Рис. 3.2. Аттенюаторы П- и Т-образных конфигураций

Таблица 4

Вносимое затухание Аi аттенюаторов по рис. 3.2

Аi, дБ

R1, Ом

R2, Ом

R3, Ом

R4, Ом

1

870,0

5,8

2,9

433,3

3

292,0

17,6

8,5

141,9

6

150,5

37,3

16,6

66,9

10

96,2

71,2

26,0

35,0

20

61,0

247,5

41,0

10,0

30

53,2

789,7

47,0

3,2

40

51,0

2500,0

49,0

1,0

50

50,3

7905,6

49,7

0,32

60

50,1

25000,0

49,9

0,10

Мощность резисторов малосигнальных аттенюаторов 0,3-0,5 Вт. Реактивные составляющие учитываются на частотах более 30-50 МГц. В этой области частот не применяют звенья с ослаблением более 20 дБ - большие затухания обеспечивают каскадным соединением нескольких звеньев. Для расчёта симметричных аттенюаторов используют выражения [12]:

a = u0/ui ; R1 = ; ; ; (3.3)

Более подробный материал по построению ослабителей приведён в [12, c. 60-62].

Соседние файлы в папке UPOS3