5 Идеальный однополупериодный выпрямитель icon

5 Идеальный однополупериодный выпрямитель



Назва5 Идеальный однополупериодный выпрямитель
Дата конвертації30.12.2012
Розмір61.45 Kb.
ТипДокументи
джерело
1. /KONSPEKT/Копия Часть15.doc
2. /KONSPEKT/Полный конспект 2005.doc
3. /KONSPEKT/ЧАСТЬ12.DOC
4. /KONSPEKT/ЧАСТЬ1_2.DOC
5. /KONSPEKT/ЧАСТЬ3.DOC
6. /KONSPEKT/ЧАСТЬ4.DOC
7. /KONSPEKT/ЧАСТЬ5_6.DOC
8. /KONSPEKT/ЧАСТЬ7.DOC
9. /KONSPEKT/Часть13_14.DOC
10. /KONSPEKT/Часть8_11.DOC
Коммутаторы аналоговых сигналов
1. Введение Основные термины и определения
12. инструментальные усилители
1. Введение Основные термины и определения
3. Преобразователи напряжения в ток (пнт)
4. активные фильтры
5 Идеальный однополупериодный выпрямитель
7. Интегральный четырехквадрантный перемножитель напряжения
13. методы Измерения параметров жидкостей и газов
8. Цифро-аналоговые преобразователи Классификация цап

5.Идеальные выпрямители


Идеальные выпрямители предназначены для выделения абсолютного значения входного сигнала при широком динамическом диапазоне его изменения.

5.1.Идеальный однополупериодный выпрямитель




В соответствии с инвертирующей схемой включения операционного усилителя ток входного резистора R1 будет компенсироваться током обратной связи, который равен сумме токов через VD1 и R2. При UВХ > 0 в точке А напряжение равно 0, поскольку ток течет через диод VD1, а не через резистор R2 и обратно смещенный диод VD2. Отсутствие тока протекающего через резистор обуславливает отсутствие падения напряжения на нем. При UВХ < 0 через закрытый диод VD1 ток такого направления замыкаться не может. При этом

IR1 = IR2 = , (5.1)

UВЫХ = –UВХ. (5.2)

Вид передаточной характеристики идеального однополупериодного выпрямителя представлен на рис. 4.2. При UВХ = 0 передаточная характеристика имеет излом.

Расширение динамического диапазона устройства происходит за счет того, что нелинейный элемент (полупроводниковый диод) включен в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя. Можно показать, что динамический диапазон работы устройства расширяется в КU раз, где КU — коэффициент усиления по напряжению операционного усилителя. В целом можно считать, что динамический диапазон определяется соотношением между прямым и обратным сопротивлениями полупроводникового диода и составляет 120…140 дБ.

5.2.Двухполупериодный выпрямитель для незаземленной нагрузки


Схема двухполупериодного выпрямителя для работы на незаземленную нагрузку показана на рис. 4.3. Мостовая схема выпрямляет обе полуволны входного сигнала, выпрямленный ток протекает при этом через незаземленную нагрузку RН. Резистор R1 определяет величину выпрямленного выходного тока. Согласования резисторов не требуется, а для изменения коэффициента передачи можно варьировать сопротивление резистора R1.


Выходной ток

IВЫХ =, (5.3)

а выходное напряжение

UВЫХ = . (5.4)


5.3.Двухполупериодный выпрямитель для заземленной нагрузки


Двухполулпериодный выпрямитель имеет передаточную характеристику, представленную на рис. 4.4. Наклон характеристики определяется коэффициентом передачи выпрямителя. Далее будем рассматривать выпрямители, имеющие модуль коэффициента передачи, равный 1.

Схема двухполупериодного выпрямителя для заземленной нагрузки показана на рис. 4.5.

При отрицательном входном сигнале диоды VD1 и VD2 открыты, и

UA = U = 0. (5.5)

При положительном входном сигнале диоды VD1 и VD2 закрыты, и

UA = –UВХ. (5.6)

Выходное напряжение

UВЫХ = –UВХUA = –UВХ – 2UA. (5.7)

С учетом ( 5 .5) и ( 5 .6) ( 5 .7) можно записать в виде

UВЫХ = . (5.8)

Недостатком схемы является необходимость наличия двух групп резисторов согласованных номиналов, всего — в количестве 5 штук.

Другой вариант схемы двухполупериодного выпрями­теля для заземленной нагрузки представлен на рис. 4.6. Для этой схемы необходимо только 2 согласованных резистора. Равенства ( 5 .8) сохраняются и для этой схемы.


Положительный входной сигнал передается на выход через открытый диод VD4, формируясь выходом операционного усилителя DA2. Отрицательный входной сигнал передается на выход через сопротивления величиной R.

Е
ще одним вариантом схемы для заземленной нагрузки является схема, представленная на рис. 4.7.

При разомкнутом ключе К UВЫХ = UВХ, при замкнутом ключе UВЫХ = –UВХ. Такую схему называют усилителем со знакопеременным коэффициентом усиления. При использовании ее в качестве двухполупериодного выпрямителя ключ можно представить как показано на рис. 4.8.

6.функциональные преобразователи


Функциональные преобразователи представляют собой устройства для формирования передаточной (амплитудной) характеристики с заданным видом нелинейности. Они предназначены для линеаризации характеристик измерительных трактов.

Основными методами построения функциональных преобразователей являются:

  1. использование нелинейных свойств вольтамперных характеристик полупроводниковых приборов;

  2. использование стандартных умножающих и делящих элементов;

  3. применение кусочно-линейных аппроксиматоров.

6.1.Кусочно-линейные аппроксиматоры


Любую нелинейную функцию у(х) с заданной степенью точности можно аппроксимировать ломаной линией, которая может быть сформирована совокупностью ломаных лучей (рис. 5.1).



Рис. 6.1

Таким образом, задача сводится к построению универсальной схемы, позволяющей менять точки перегиба и передаточные характеристики (рис.1.2, а).



Рис. 6.2

Обозначим:

. (6.1)

Если , то выходное напряжение .

Т.е. при условии, что:

(6.2)

или (6.3)

При выходное напряжение будет uВЫХ < 0. Таким образом, положение точки перегиба может корректироваться.

. (6.4)

Коэффициент наклона:

. (6.5)

Точку перегиба (х) и наклон (коэффициент К) можно регулировать независимо, меняя R0 или R2 (рис.1.2, б).

На рис.1.3 представлен кусочно-линейный аппроксиматор из трех звеньев Рii, Кi).



Рис. 6.3

При построении кусочно-линейных аппроксиматоров из большого количества звеньев суммирующие ОУ DA1 и DA2 делаются многовходовыми; выходы блоков, сигналы которых должны на выходе иметь положительный коэффициент, подключаются к ОУ DA2, а выходы блоков, сигналы которых должны на выходе иметь отрицательный коэффициент, подключаются к ОУ DA1.

Дополнительное управление коэффициентами передачи отдельных блоков может осуществляться выбором коэффициентов передачи сумматоров по каждому входу суммирования.

При проектировании кусочно-линейного аппроксиматора необходимо проверить, чтобы ни один выход ОУ не попадал в насыщение во всем диапазоне допустимого изменения входного сигнала.

6.2.Кусочно-линейный аппроксиматор с характеристикой, симметричной относительно начала координат


Кусочно-линейный аппроксиматор (К.Л..А.) с характеристикой, симметричной относительно начала координат, представлен на рис.6.4.



Рис. 6.4

Симметричность характеристики такого функционального преобразователя относительно начала координат достигается тем, что обе полуволны входного сигнала обрабатываются одним и тем же операционным блоком К.Л.А. Но на входе и выходе К.Л.А. сигналы всегда положительны, что обеспечивается работой двух усилителей со знакопеременным коэффициентом передачи.

6.3.Функциональные преобразователи на основе использования нелинейных свойств ВАХ полупроводниковых приборов


Аппроксимация ВАХ диода (рис.1.5, а):

, (6.6)

где Io — обратный ток диода, т — темновой потенциал p-n перехода, т  (2325) мВ.



Рис. 6.5

Схема функционального преобразователя на основе использования нелинейных свойств ВАХ диода представлена на рис.1.5, б. Выходное напряжение:

, (6.7)

где

. (6.8)

Из (1.8) получаем:

(6.9)

или

, (6.10)

где А и В — масштабные коэффициенты.

Для положительных значений uВХ схема осуществляет логарифмирование входного сигнала и поэтому получила название логарифматора на ОУ.

Недостатки схемы:

  1. низкая температурная устойчивость, что связано с влиянием температуры на поведение ВАХ полупроводниковых диодов;

  2. малый диапазон изменения выходного напряжения, определяемый падением напряжения на диоде.

Установка в последовательную цепь нескольких полупроводниковых диодов позволяет увеличить коэффициент передачи схемы (т.е. диапазон выходного сигнала).

6.4.Экспоненциальный преобразователь


Схема экспоненциального преобразователя аналогична схеме логарифматора (на рис.1.5, б), но диод VD и резистор R1 меняются местами (рис.1.6).



Рис. 6.6

6.5.Одноквадрантный умножитель


Одноквадрантный умножитель (рис.1.7) строится из логарифмирующих преобразователей, сумматора и экспоненциального преобразователя. Он не может перемножать отрицательные сигналы, так как логарифмирующие преобразователи работают только с положительными сигналами.



Рис. 6.7


Выходное напряжение:

uвых  U1U2. (6.11)




Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©lib.znaimo.com.ua 2000-2014
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи