Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
21-40.docx
Скачиваний:
3
Добавлен:
21.12.2018
Размер:
178.11 Кб
Скачать

37. Детекторы среднего значения

Когда говорят о среднем значении переменного напряжения, фактически имеют в виду среднее по абсолютной величине значение переменного на­пряжения или среднее значение его амплитуды. Это точно соответствует сред­нему значению сигнала на выходе двуполярного выпрямителя, что позволя­ет воспользоваться схемой, изображенной на рис. 4.11.

Здесь диодный мост будет обеспечивать протекание тока через измерительный прибор всегда в одном направлении, независимо от полярности входного сигнала. Инерция подвижной катушки измерительного прибора будет препятствовать ее виб­рации с той же частотой, с какой изменяется переменный ток. Катушка будет реагировать только на среднее значение тока. Если входное напряжение подано непосредственно на вход моста, то у измерительного прибора будет мертвая зона.

а)б)с)

Рис. 4.11. Детектор среднего значения: a) путь сигнала при положительном входном напряжении; б) путь сигнала при отрицательном входном напряжении; c) форма входного напряжения v(t) и результирующего тока i(t) через катушку измерительного прибора

Отсюда следует нежелательная нелинейность характеристики: ток через измерительный прибор становится равным нулю при малых входных напря­жениях. «Рабочий цикл» тока, текущего через катушку измерительного при­бора, будет менее 100 %, следовательно, индицируемая величина будет на­ходиться ниже истинного значения.

38. Усилители и выпрями­тели

Измерительные усилители являются измерительными преобразователя­ми и должны обладать стабильными метрологическими характерис­тиками. Они, в первую очередь, раз­личаются видом используемого ак­тивного элемента.

Рис. 4.6. Усилительные каскады: а - ламповый, б - транзисторный, в – магнитный

Существуют ламповые, транзисторные, магнит­ные усилители (см. соответствующие схемы рис. 4.6), а также усили­тели на основе элементов с отрицательным сопротивлением и регули­руемым реактивным сопротивле­нием, на туннельных диодах и моле­кулярные.

Для ламповых усилите­лей характерны высокое входное сопротивление и малый сеточный ток, благодаря чему отбор мощ­ности от входной цепи оказывается мизерным. Однако их общими недостатка­ми являются необходимость подо­грева катода, относительно высокое рабочее напряжение, а также боль­шие габариты. Поэтому ламповые усилители в значительной мере вы­теснены из измерительной техники транзисторными. В отличие от элек­тронной лампы, управляемой на­пряжением, транзистор управляется изменением тока базы. Биполярные транзисторы характеризуются срав­нительно низким входным сопро­тивлением, тогда как полевые тран­зисторы обладают входным сопро­тивлением, близким к сопротивле­нию электронных ламп, и позволя­ют измерять токи порядка 10 -14 А.

Транзисторы, по сравнению с лампами, потребляют намного меньше мощности, имеют значи­тельно больший срок службы и еще ряд преимуществ, в том числе мини­атюрное исполнение. Однако их характеристики зависят от темпера­туры, что ограничивает применение германиевых транзисторов рабочей температурой до 75  100°С, а кремниевых до 150  200°С. Прав­да, влияние изменений температуры окружающей среды на характеристики транзисторов можно коррек­тировать схемотехническим путем, что расширяет возможности их применения.

Магнитные усилители (см. рис. 4.6, в) в измерительной технике приме­няют лишь в тех случаях, когда не­обходимо усилить электрическую мощность порядка 10 -11 Вт до единиц и сотен Вт. В простейшем исполнении магнитный усилитель представляет собой дроссель с на­магниченным сердечником, полное сопротивление которого изменяется при насыщении под воздействием управляющего постоянного тока. Выходной величиной является пе­ременный ток. Магнитные усили­тели весьма инерционны, и их время задержки достигает нескольких се­кунд.

Помимо используемой элементной базы, усилители различают по виду входного сигнала: усилители переменного и постоянного напря­жений и усилители постоянного тока.

Выделяются по своему принципу действия и схемному ис­полнению модуляционные усилители постоянного напряжения. Вход­ное напряжение в них преобразуют в переменное (модулируют), которое затем усиливают, а усиленное напряжение выпрямляют фазочувствительным детектором (демодулируют). Тем самым исключается дрейф нулевой точки характеристи­ки, присущий усилителям постоян­ного тока (напряжения) с непо­средственными (гальваническими) связями между каскадами.

Свойства и характеристики уси­лителей во многом определяются ис­пользуемыми в них цепями обрат­ной связи.

При проектировании измери­тельного усилителя для определен­ного средства измерений важней­шим требованием является обеспе­чение заданного передаточного коэффициента (чувствительности)

Если xa и xe - однородные величины, то переда­точный коэффициент называют коэффициентом усиления. Строго говоря, он не является постоянным и зависит от значений входной вели­чины xe (что предопределяет не­линейность статической характерис­тики усилителя), а также может из­меняться со временем (дрейф кру­тизны статической характеристи­ки).

Помимо необходимого усиления, от измерительного усилителя тре­буются определенная частотная полоса пропускания (широкополосность), дрейф нуля, не превышающий заданного значения, и приемле­мые нелинейные искажения.

С точки зрения полосы частот усиливаемых сигналов различают усилители постоянного тока, низко­частотные, высокочастотные и сверхвысокочастотные.

Усилители должны обладать также определенными статическими и динамическими характеристика­ми, удовлетворять заданным требо­ваниям по точности, надежности и устойчивости к влияющим величи­нам.

Наиболее широкое распростра­нение в измерительной технике (а также в радиоэлектронике и связи) получили операционные усилители различных типов.

Операционный усилитель явля­ется универсальным по примене­нию. Помимо линейного режима работы – усиления - он может при соответствующих схемах включения выполнять математические опера­ции суммирования, интегрирования, дифференцирования, а также многие другие функции.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]