4.4.2. Модуляторы, усилители, демодуляторы

Заметим, что основным элементом регуляторов является усилительное звено. Часто для борьбы с дрейфом нуля оно строится по схеме модулятор-усилитель-демодулятор.

Модуляторы обеспечивают прерывание постоянного входного сигнала с фиксированной частотой внешнего опорного сигнала, что необходимо для восстановления после усиления знака входного сигнала. Они имеют входы переменного опорного напряжения и постоянного сигнального напряжения или тока и могут быть выполнены на различной элементной базе. Примером реализации модулятора на магнитном усилителе может служить схема приведенная на рис 4.26 с трансформатором установленным в цепи нагрузки. Переменное напряжение питания магнитного усилителя является опорным напряжением. Наиболее часто в качестве модулятора используются схемы прерывателей на транзисторах. Типовые схемы таких модуляторов представлены на рис. 4.29. Информация о знаке сигнала содержится в его фазе относительно опорного генератора.

Для усиления сигнала используются операционные усилители в инвертирующей или неинвертирующей схеме включения (рис.4.30). Коэффициенты усиления схем равны соответственно

и .

Операционные усилители также используются в регуляторах для построения сумматоров и релейных (пороговых) элементов, преобразующих аналоговый сигнал в дискретный (Рис.4.31). Релейный элемент представляет собой операционный усилитель в ключевом режиме охваченный слабой положительной обратной связью.

Коэффициент передачи сумматора равен , а порог срабатывания релейного элемента равный определяет ширину петли гистерезиса. Положение петли гистерезиса может быть изменено подачей смещения на инверсный вход операционного усилителя. Заметим, что суммирование сигналов переменного тока может быть выполнено на многообмоточном трансформаторе.

Демодулятор, предназначенный для преобразования сигнала переменного тока в постоянное напряжение, представляет собой фазочувствительный выпрямитель (фазовый детектор). Для функционирования он имеет вход сигнала и вход опорного напряжения и выполняется на диодном мосте или транзисторной схеме, обеспечивающей прохождение одного полупериода сигнала в зависимости от его фазы относительно опорного сигнала. Типовые схемы представлены на рис.4.32.

4.4.3. Дифференциаторы и интеграторы

Для реализации дифференцирующих и интегрирующих звеньев обычно используют операционный усилитель. На рисунке 4.34 представлены простейшие типовые схемы дифференциатора и интегратора. Передаточная функция дифференцирующей цепи равна , где К= R₁C и T= R₀C.

Передаточная функция интегратора равна , где T=RC.

Заметим, что в промышленных регуляторах часто используются не микросхемы операционных усилителей, а блоки, реализующие функции операционных усилителей и обладающие большей линейностью. Они используют модуляционный принцип усиления, при котором входной сигнал модулирует амплитуду синусоидальных колебаний генератора путем воздействия на параметры его контура. Выпрямленный сигнал генератора является выходным сигналом усилителя.