Устойство измерения отношения двух напряжений

| Категория реферата: Рефераты по радиоэлектронике
| Теги реферата: реферат на тему культура, сочинение
| Добавил(а) на сайт: Соколов.

Рисунок 1.2 – Структурная схема логарифмического измерителя отношения

В основном логарифмические схемы предназначены для определения частного от деления двух постоянных напряжений. Для реализации данного метода можно использовать логарифмические усилители, цепи, работа которых обоснована на линейно-кусочной аппроксимации, операционные усилители с нелинейной экспоненциальной обратной связью.

В качестве экспоненциальных элементов, выполняющих логарифмическое преобразование сигнала, можно использовать кремневые p-n переходы. В кремневых диффузионных мезатранзисторах, а также в транзисторах планарной конструкции коэффициент ? не зависит от величины тока и близок к единице.
Если прямое напряжение на p-n переходе превышает 100 мВ, тогда можно аппроксимировать их вольтамперную характеристику выражением

[pic] , (1.5)

где Iк - ток коллектора, Iэо – начальный ток эмиттера, ? – параметр p-n перехода, Uбэ – напряжение между эмиттером и базой. Экспоненциальная характеристика сохраняется в интервале изменения токов до пяти декад. Это позволяет реализовать деление напряжений в широком динамическом диапазоне.

1.2.3 Применение АРУ для нахождения отношения напряжений

Существует большой класс элементов, коэффициенты передачи которых зависят от управляющего воздействия. Практически все известные виды характеристик регулирования коэффициентов передачи различных элементов можно выразить в общем виде зависимостью

[pic], (1.6)

где k0 – начальный коэффициент передачи, S(up) =dk(up)/dup – крутизна управления коэффициентом передачи, up– управляющее напряжение.

Поскольку коэффициент К0 может принимать значения от нуля до любой положительной величины, а S(up) может быть любой функцией аргумента up при любом его знаке, то очевидно, что выражение (1.6) справедливо для всех возможных реализаций элементов с регулируемым коэффициентом передачи. Когда начальный коэффициент передачи Ко равен нулю, а крутизна S(up) имеет отрицательную величину, не зависящую от up, получаем выражение коэффициента передачи множительной схемы.
Рассматривая работу схемы с двумя управляемыми элементами, которая изображена на рисунке 1.3, можно доказать, что при выполнении определённых условий, напряжение u3 будет равно [1] :

[pic] . (1.7)

Эти условия сводятся к тому, что для правильного деления необходим бесконечный коэффициент усиления замкнутой цепи АРУ, что в основном обеспечивается увеличением коэффициента усиления обратной связи, а характеристики регулирования обоих управляемых элементов должны быть строго идентичными.

U2 U’

E0

Up у

?U

U1
U3

Рисунок 1.3 - Структурная схема измерителя отношения на принципе АРУ

.Надо отметить, что требования к виду зависимости k(up) отсутствуют.
Это позволяет применять любые элементы с управляемым коэффициентом передачи, лишь бы их характеристики управления были идентичными.

Но идеального совпадения характеристик регулирования двух элементов, равно как и бесконечного коэффициента усиления замкнутой системы АРУ, добиться нельзя. Этим и объясняется появление систематических погрешностей.
Так можно доказать, что для получения погрешности деления порядка 2% требуется совпадение характеристик не хуже 1% во всём динамическом диапазоне [1], что вряд ли может быть реализовано.

1.2.4 Разносный метод нахождения отношения напряжения

Для измерения отношения напряжений близких по величине, целесообразно применять разносный метод, который сводится к следующему: сначала надо измерить разность входных напряжений, разделить полученную разность на одно из входных напряжений, а затем измерить выходное напряжение [1]. Указанное выше записывается как

[pic], (1.8)

где С – константа деления, Uвых – выходная величина напряжения, r =u1/u2 – требуемое отношение напряжений. Из формулы (1.20) следует

[pic]. (1.9)