Точный выпрямитель: принцип работы, область применения, достоинства и недостатки.
Многообразие применения ОУ не ограничивается только линейными схемами. К простейшей нелинейной схеме относится схема точного диода, представленная на рис.1.
Рис.1. Схема точного диода на основе ОУ – а, временные диаграммы, поясняющие его работу – б.
Схема работает следующим образом. Пока диод VD не открыт, его катод через резистор R соединен с нулевым потенциалом. Диод открывается при превышении напряжения на нем 
. Это произойдет тогда, когда входное напряжение превысит уровень 
( 
– коэффициент усиления ОУ). Далее цепь ООС замыкается, и выходное напряжение повторяет входное ( 
, входы виртуально закорочены). Выходное напряжение ОУ 
будет больше 
на падение напряжения на диоде VD. Таким образом, схема открывает диод при входном напряжении в 
раз меньше, чем напряжение отпирания диода. Пусть 
, тогда при 
диод открыт. В данной схеме огромный коэффициент усиления ОУ трансформируется в полезное свойство – уменьшение эквивалентного значения открытия диода.
Недостатком схемы является то, что при противоположной полярности входного напряжения диод закрыт и ООС отсутствует, ОУ работает в глубоком насыщении, для которого он не предназначен. Кроме того, выходное сопротивление схемы для интервалов времени, при которых VD закрыт, не нулевое, а равно сопротивлению R.
Область применения данной схемы: точное преобразование переменного напряжения в постоянное.
Точный выпрямитель с использованием параллельной отрицательной обратной связи: принцип работы, область применения. Достоинства и недостатки.
Схема точного диода на основе ОУ с параллельной ООС:
Рис.1. Точный диод на основе ОУ с параллельной ООС
Схема имеет два выходных напряжения 
и 
. Пока входное напряжение меньше, чем 
схема работает без обратной связи. Как только 
превысит напряжение , открывается один из диодов, другой при этом закрыт. Пусть, например, открывается диод 
. Выходное напряжение при этом равно
.
Выходное напряжение ОУ
,
а выходное напряжение 
(через резистор R виртуально соединено с нулем). При противоположной полярности входного напряжения картина изменяется на противоположную – 
открыт,
,
закрыт, 
. Выходное сопротивление по выходу 1 равно 
.
Область применения: преобразование переменного напряжения в постоянное.
Измеритель среднего значения переменного напряжения: назначение, область применения. Примеры реализации, расчёт.
При измерении параметров переменных напряжений часто необходимо знать среднее значение. Для синусоидального сигнала среднее значение равно 
. На рис. 1а представлена схема измерителя среднего значения. Выберем значения сопротивлений 
, 
, 
. Тогда коэффициент усиления схемы будет равен 
.
Рис.1. Измеритель среднего значения
Для соблюдения соотношения между средним и максимальным значениями коэффициент усиления должен быть равным 
, т. е.
, 
.
Для нахождения значения ёмкости конденсатора необходимо знать комплексный коэффициент передачи усилителя (рис.1б). Для этого найдём в операторном виде передаточную функцию.
,
где 
, 
.
Таким образом,
.
Заменив 
, находим комплексный коэффициент передачи 
.
Амплитудно-частотная характеристика 
имеет вид
.
Для расчёта значения ёмкости 
необходимо знать минимальную частоту входного сигнала измерителя и коэффициент подавления напряжения этой частоты, то есть 
, при этом 
. Тогда
.
Например, задавая коэффициент подавления 
, 
, 
, для постоянной времени 
можно получить
.
Пусть, например, 
, тогда
.
Фазочувствительный выпрямитель: назначение, принцип работы, основные параметры (коэффициент передачи по постоянному току, коэффициент передачи по основным гармоникам, коэффициент передачи по чётным гармоникам).
Фазочувствительный выпрямитель (ФЧВ) – это устройство промышленной электроники, выходное напряжение которого зависит от разности фаз входного и управляющего напряжений. Соответственно, ФЧВ имеет информационный вход и вход управления. Как правило, ФЧВ предназначен для работы с переменными напряжениями синусоидальной формы. Функциональная схема ФЧВ представлена на рис.1, а временные диаграммы, поясняющие работу ФЧВ, представлены на рис.2.
Рис.1. Функциональная схема ФЧВ
Пусть входное синусоидальное напряжение 
и управляющее 
типа меандр сдвинуты на угол φ. Положим, что при положительном напряжении ключ находится в положении 2. При этом входное напряжение передаётся на фильтр нижних частот ФНЧ без изменения. Когда напряжение имеет нулевой уровень, ключ находится в положении 1 и входное напряжение передаётся на выход проинвертированным. Временные диаграммы (рис.2) поясняют эту ситуацию. Найдём среднее значение напряжения 
после фильтра нижних частот
Таким образом, выходное напряжение пропорционально косинусу угла фазового сдвига входного и управляющего напряжений. Когда фазовый сдвиг равен 
, то есть когда напряжения и квадратурны, выходное напряжение ФЧВ равно нулю, а когда напряжения синфазны, выходное напряжение максимально.
Рис. 2. Временные диаграммы, поясняющие работу ФЧВ
Основное назначение ФЧВ – это разделение квадратурных составляющих входного переменного напряжения. На выход проходят только те составляющие, которые синфазны с управляющим напряжением.
Следует заметить, что если во входном напряжении имеются чётные гармоники, то выходное напряжение не зависит от их наличия, так же как и от постоянной составляющей. Это объясняется тем, что среднее значение синусоидального напряжения за интервал времени равный периоду, равно нулю. Влияние нечётных гармонических составляющих ослабляется пропорционально их номеру.
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 306; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!