Меню

Преобразователь пикового значения напряжения



Аналоговые измерительные устройства

Преобразователи амплитудных значений (ПАЗ) можно разделить: на пассивные и активные; на однополупериодные и двухполупериодные. Пассивные ПАЗ представляют собой диодно-конденсаторные схемы и используются в основном на входе измерительных устройств, в которых выпрямление сигнала предшествует усилению. Применяются две основные схемы выпрямителей амплитудного значения (амплитудных детекторов): с открытым (рис. 2.4,а) и закрытым (рис. 2.4,б) входом.

На рис.2.4 показаны схемы (рис.2.4,а,б) и временные диаграммы (рис.2.4,в) пассивных однополупериодных ПАЗ.


в)
Рис.2.4

В положительный полупериод входного конденсатор СР заряжается. Постоянная времени заряда τЗАР определяется значением емкости СР и суммой сопротивления открытого диода и внутреннего сопротивления объекта измерения. Разрядка конденсатора происходит при закрытом диоде с постоянной времени τРАЗР, определяемой значением емкости и разрядным сопротивлением RP (внутреннее сопротивление объекта измерения в схеме 2.4,б можно не учитывать, так как оно много меньше разрядного). Постоянные времени выбирают из соотношений

где fmin и fmax — минимальное и максимальное граничные значения диапазона частот измерительного прибора.
При выполнении условий (2.13) напряжение на конденсаторе представляет собой слабо пульсирующее напряжение (рис. 2.4, в). Чем τРАЗР больше периода, тем ближе среднее значение к амплитуде положительной полуволны измеряемого напряжения.
Если в схеме с закрытым входом выделить среднее значение напряжения посредство ФНЧ, то напряжение на выходе такой схемы для сигналов без постоянной составляющей практически такое же, как и на выходе схемы с открытым входом.
Если сигнал содержит постоянную составляющую, то напряжение на выходе схемы с открытым входом (рис. 2.4,а) равно алгебраической сумме постоянной составляющей и амплитуды положительной полуволны измеряемого напряжения. В схеме с закрытым входом (рис. 2.4,б) выходное напряжение равно амплитуде положительной полуволны.
Как видно из графика (рис. 2.4,в) видно, что отпирание диода и подзаряд конденсатора происходит лишь в короткие промежутки времени θ (θ – угол отсечки является сложной функцией параметров выпрямительной цепи), когда напряжение U превосходит по значению UC. Среднее значение выходного напряжения связано с амплитудой Um измеряемого напряжения соотношением
. (2.14)
Амплитудные (пиковые) детекторы работают в режиме с малыми углами отсечки и в этом случае
, (2.15)
где RПР и RОБР – прямое и обратное сопротивления диода.
Погрешность преобразователя определяется как
(2.16)
Если ПАЗ регулировался на частоте f0, то частотная погрешность в области низких частот может быть определена по выражению
. (2.17)
Если регулировка производилась на достаточно высокой частоте, то
. (2.18)
На рис. 2.5 показана эквивалентная схема ПАЗ на высоких частотах. В этой схеме LЭКВ и CЭКВ – эквивалентные индуктивность и емкость монтажа; CВХ – входная емкость выпрямительного элемента; RВХ — эквивалентное сопротивление нагрузки ПАЗ, определяемое RР, сопротивлением фильтра и входным сопротивлением Рис.2.5 усилителя. Как правило, RВХ весьма велико и в области высоких частот не оказывает влияния на работу схемы.
Относительную погрешность в области высоких частот можно определить следующим образом
, (2.19)
Важной метрологической характеристикой является входное сопротивление, которое для рассмотренных схем можно выразить в виде:
а) для схемы с открытым входом
, (2.20)
б) для схемы с закрытым входом
. (2.21)
На рис. 2.6 изображены схемы двухполупериодных амплитудных преобразователей. Рассмотрим работу двухполупериодного ПАЗ, показанного на рис. 2.6,а. Пусть на вход ПАЗ подается переменное напряжение с положительной амплитудой Um1 и отрицательной Um2. В положительный полупериод VD1 открыт и конденсатор C1 заряжается до напряжения, соответствующего положительной амплитуде Um1. В отрицательный полупериод VD1 закрыт, а к конденсатору прикладывается напряжение равное сумме UC1 и Um2. Вследствие этого конденсатор C2 заряжается до напряжения равного сумме амплитуд Um1 + Um2. Постоянная времени τ = RC2 выбирается много большей времени периода Т, поэтому напряжение на конденсаторе C2 сохраняется близким к полному размаху напряжения UВХ.

а б
Рис. 2.6

Рис. 2.7

Читайте также:  Какое нормальное напряжение автомобильного аккумулятора под нагрузкой

Активные ПАЗ


а) б) в)
Рис. 2.8

Источник

Преобразователи пикового значения: с открытым и закрытым входами: схемы, принцип действия.

date image2018-03-09
views image265

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Преобразователи пикового значения. Особенность преобразо­вателя этого вида заключается в том, что напряжение на его вы­ходе непосредственно соответствует пиковому (амплитудному) значению напряжения, поданного на вход преобразователя. Он должен содержать элемент, запоминающий пиковое значение напряжения. Обычно это конденсатор, заряжаемый через диод до пи­кового значения.

Необходимо подчеркнуть, что преобразователи пикового зна­чения, которые в дальнейшем для кратности будем называть пи­ковыми, — самые широкополосные преобразователи напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока.

Пиковый (амплитудный) детектор — это детектор, напряжение на выходе которого непосредственно соответствует измеряемому пиковому (амплитудному) значению напряжения. Пиковый детектор должен содержать элемент, запоминающий пиковое значение напряжения. Таким элементом обычно служит конденсатор, заряжаемый через диод до пикового значения.

Пиковые детекторы

§ а — с открытым входом;

§ б — с закрытым входом.

При измерении напряжений, не содержащих постоянной составляющей, детекторы с открытым и закрытым входом дают одинаковые результаты: напряжения на конденсаторах С в обоих случаях весьма близки к Uм и показания обоих вольтметров пропорциональны амплитуде измеряемого напряжения.

Если ко входу (рис. а), подводится напряжение uх = Uо + Uмsinωt, в котором содержатся и постоянная и переменная составляющие, то прибор будет измерять пиковое значение Uм =Uо + Uм. В случае подачи пульсирующего напряжения на вход детектора с закрытым входом вольтметр измеряет пиковое значение Uм напряжения без постоянной составляющей.

Преобразователь среднеквадратического значения на терморезисторах: схема, принцип действия

Преобразователи на терморезисторах построены по принципу сбалансированного моста Уитстона. СВЧ

мощность рассеивается на согласованном резисторе и полученное тепло изменяет сопротивление термо-

Читайте также:  Регулятор напряжения для блока питания компьютера

резистора, установленного в одно из плеч согласован ного моста. Это изменение сопротивления приводит к

рассогласованию моста и создает дифференциальный входной сигнал для усилителя. Недостатком этих типов преобразователей является их чувствительность к из менениям температуры. Для решения этой проблемы может быть добавлен второй терморезистор, чтобы корректировать результаты измерения в зависимости от температуры окружающей среды

Источник