Конспект лекции: Преобразователи амплитудных значений

Пассивные преобразователи амплитудных значений (ПАЗ) диодно-конденсаторные выпрямительные схемы, в которых выпрямление сигнала предшествует усилению (выпрямитель-усилитель). Как правило, в этих структурах используются однополупериодные ПАЗ.

Схема с открытым входом:

Идеальная ВАХ диода, эпюра напряжения на нём, эпюра тока через него:

Зарядка конденсатора происходит в положительный полупериод входного напряжения. Постоянная времени заряда τ заряда определяется значением ёмкости С и суммой сопротивления открытого диода и внутреннего сопротивления измеряемого объекта. Разрядка конденсатора происходит при закрытом диоде с постоянной времени τ разряда, определяемой значением ёмкости и разрядным сопротивлением R. Постоянные времени вытирают из соотношения τ_разр>>τ_заряд; τ_разр>>1/f_min; τ_заряд<1/f_max, где f_max, f_min – максимальное и минимальное значения граничных частот прибора.

Если в выпрямительной цепи выходное напряжение снимается с конденсатора, то такая схема называется схемой с открытым входом. Если с диода, то схема с закрытым диодом:

Среднее значение выходного напряжения связано с амплитудой измеряемого напряжения соотношением:

Схема простейшего активного преобразователя амплитудных значений:

Преобразуемое переменное напряжение подается на неинвертирующий вход операционного усилителя (ОУ). Если U_вх>0, то диод VD1 смещается в прямом направлении, подключая C_р к выходу ОУ. Конденсатор C_р заряжается до амплитудного значения U_вх с постоянной времени, определяемой емкостью C_р и малым выходным сопротивлением ОУ с единичной отрицательной обратной связью. При уменьшении U_вх диод смещается в обратном направлении, отключая C_р от выхода усилителя. Скорость разряда определяется значением C_р и значением сопротивления, включенного параллельно конденсатору, главным образом, значением входного сопротивления устройства, включенного на выход ПАЗ. Диод VD2 фиксирует выходное напряжение ОУ на уровне равном – U_D, что уменьшает время, необходимое для перехода от режима разряда конденсатора C_р к режиму заряда.

Погрешность преобразования определяется неидеальностью ОУ, конечным значением обратного сопротивления диодов и наличием тока утечки конденсатора C_р.

Практически, активные ПАЗ не используются в широкополосных вольтметрах, основанных на структуре выпрямитель – усилитель, так как не обеспечивают высоких значений верхней граничной частоты полосы пропускания. В основном, активные ПАЗ применяются при создании преобразователей амплитудных значений импульсных сигналов, в качестве которых используются диодно-конденсаторные пиковые детекторы.

Внимание! Каждый электронный конспект лекций является интеллектуальной собственностью своего автора и опубликован на сайте исключительно в ознакомительных целях.