22.5. Приведите вариант упрощенной схемы конденсаторного частотомера.

Измерение частоты с помощью КЧ основано на использовании формирователей, выдающих на индикатор определенное количество электричестваQ за каждый период измеряемой частоты. Доза количества электричества представляет собой импульс тока определенной формы, длительности, амплитуды. Среднее значение тока от поступающих импульсов: I= Qf , где f – измеряемая частота. По величине среднего тока импульсов I можно определить частоту f. В качестве формирователей импульсов используются конденсаторные формирователи. Количество электричества в импульсе конденсаторного формирователя равно заряду Q конденсатора на емкости С от источника напряжения U: Q=CU.U – измеритель, ФПИ – формирователь прямоугольных импульсов. На вход ФПИ поступает напряжение с частотой f_Х. Длительность импульсов должна быть достаточной для полной зарядки С. При появлении импульсов на выходе ФПИ, С заряжается через диод VD1 (через mA тока нет, так как VD2 – закрыт). В течении паузы между импульсами С разряжается через VD2. Среднее значение тока через измеритель: I=CUf. С₁ служит для сглаживания пульсаций и устранения колебаний измерителя U. В реальных схемах сформированные ФПИ импульсы управляют электронным ключом на транзисторе.

22.6. Предложите схему двухстороннего ограничителя электрического напряжения, выполненного с использованием двух идентичных стабилитронов.

22.7. Какие полупроводниковые компоненты обычно принимаются для коммутации аналоговых электрических сигналов.

Для коммутации аналоговых сигналов в настоящее время наиболее часто применяются ключи на полевых и биполярных транзисторах.

22.8. Нарисуйте схему аналогового ключа, выполненного на основе КМОП транзисторов, в котором за счет использования комплементарной пары существенно уменьшена зависимость сопротивления ключа от полярности и значение коммутируемого напряжения (составляет основу современных аналоговых ключей).

Комплементарная пара позволяет коммутировать напряжение положительного и отрицательного уровней. Ключи на комплементарных МОП-транзисторах (КМОП-ключи). Здесь на подложку транзистора VT1 подается +U_пит, а на подложку транзистора VT2 - отрицательное питающее напряжение -U_пит. При высоком уровне управляющего сигнала напряжение на затворе n-канального транзистора VT2 практически равно +U_пит. В таком случае транзистор VT2 проводит сигналы с уровнями от -U_пит до +U_пит без нескольких вольт (при более высоких уровнях сигнала Rо начинает катастрофически расти). В это время напряжение на затворе VT1 практически равно -U_пит. Транзистор VT1 пропускает сигналы с уровнями от +U_пит до значения на несколько вольт выше -U_пит. Таким образом, все сигналы в диапазоне от +U_пит до -U_пит проходят через двухполюсник с малым сопротивлением. При переключении управляющего сигнала на низкий уровень, напряжение на затворе n-канального транзистора VТ2 устанавливается близким к -U_пит, а напряжение на затворе p-канального транзистора VТ1 устанавливается близким к +U_пит. Тогда, при -U_пит < U_вх < +U_пит, оба транзистора заперты, и цепь коммутатора разомкнута. В результате получается аналоговый переключатель для сигналов в диапазоне от низкого напряжения питания ключа до высокого напряжения его питания. Эта схема работает в двух направлениях - любой ее зажим может служить входным. Она является основой практически для всех ИМС аналоговых коммутаторов, выпускаемых в настоящее время.

Контрольное задание № 23

Разработать устройство для измерения перемещения в диапазоне 5мм, погрешность 5%. При помощи индуктивного преобразователя с вводом данных в ЭВМ.