Дифференциальные преобразователи

Задача 1.31. По известным Л-параметрам транзистора ОБ, представленного в виде четырехполюсника ( 1.14), найти дифференциальные параметры его Г-образной схемы замещения. Дано: Л11Б = ЗООм; А21Б = 0,97; Н2гъ-^ мкСм; UKK=—5B; /э=1 мА.

Второй метод сочетает в себе давно известные в практике электротехнических расчетов методы кусочно-линейного представления нелинейных характеристик и метод последовательных интервалов. В окрестности некоторой точки на конечном отрезке изменения аргумента на нелинейной характеристике предполагаются неизменными ее дифференциальные параметры. На конечном отрезке (участке) изменения аргумента нелинейная зависимость заменяется линейной с дифференциальным параметром, определяемым местонахождением рабочей точки. Эта точка может быть расположена в любой части линеаризованного участка характеристики. В пределах этого участка все малые изменения переменных состояния взаимно обусловлены системой линейных дифференциальных уравнений. Здесь имеется полная аналогия с малосигнальным режимом работы нелинейных электрических цепей.

Дифференциальные параметры БТ. Биполярный транзистор удобно представить активным нелинейным четырехполюсником, изображенным на 16. 18, я, у которого выходной ток /2 и входное напряжение (7, зависят от входного тока _[i и выходного напряжения (72. Как следует из § 9.2, в этом случае четырехполюсник описывается системой уравнений в Я-пара-метрах.

Модели МДП-транзисторов в режиме малого сигнала. Компоненты малосигнальных моделей МДП-транзисторов могут быть определены как дифференциальные параметры моделей большого сигнала. Для задач линейного анализа модель достаточно полно должна отражать проводимость и паразитные связи между выводами прибора.

Штрих в обозначениях введен для того, чтобы подчеркнуть, что эти параметры не учитывают сопротивления #„ и г'6. Уточненные дифференциальные параметры определяются по формулам

Дифференциальные параметры позволяют по заданной переменной составляющей входного напряжения е„к найти соответствующие приращения входного тока и выходного напряжения: ;вх - евх/(гвх + Я„); мвых -- h p

Физический смысл и сравнительная оценка различных СИСТСМ дифференциальных параметрюв транзистора. Во многих случаях необходимо измерить внутренние дифференциальные параметры

6. Какие Вы знаете дифференциальные параметры транзистора?

В общем случае дифференциальные параметры полупроводниковых приборов являются динамическими. К ним относится группа параметров транзисторов и диодов, определяемых характеристическими уравнениями типа

Для всех нелинейных элементен статические и дифференциальные параметры не одинаковы, не постоянны и зависят от тока и напряжения.

Здесь внутреннее сопротивление R* триода и крутизна S его анодно-се-точной характеристики — дифференциальные параметры триода в данной рабочей точке. Линеаризация дает возможность перейт» к линейным эквивалентным схемам триода, которые представляют собой неавтономные необратимые-четырехполюсники (§ 1-24). Подчеркнем еще раз, что при линеаризации нелинейного элемента для-малых приращений параметры линеаризации (гд, Э0, /о, Ri, S и др.) зависят от исходного рабочего режима.

Из приведенных выражений следует, что относительное изменение емкостей преобразователя является линейной функцией изменения площади или диэлектрической проницаемости и нелинейной функцией изменения зазора. Относительное изменение реактивного сопротивления пропорционально относительному изменению зазора и является нелинейной функцией относительного изменения Sn и ес. Для одинарных преобразователей с нелинейной функцией преобразования относительное изменение соответствующего входного параметра при условии, что функцию преобразования можна считать практически линейной, не должно превышать 0,15...0,20. Для больших относительных изменений входной величины (примерно до 0,4) следует применять дифференциальные преобразователи.

Значительного улучшения линейности ( 9.10, б) при одновременном увеличении чувствительности удается достичь путем создания дифференциальных преобразователей. В дифференциальном преобразователе ( 9.11) измерительные обмотки 2 располагаются в пазах сердечника / цилиндрической формы. Якоря 3 и 4 неподвижно крепятся к измерительному стержню 5, служащему для передачи преобразуемого перемещения. Относительное изменение зазора дифференциальных преобразователей достигает 0,3...0,4. Поэтому на практике применяются, как правило, дифференциальные преобразователи.

Наиболее распространенными измерительными цепями индуктивных преобразователей являются мостовые цепи, позволяющие использовать дифференциальные преобразователи. Если катушки дифференциального преобразователя включить в два соседних плеча моста' то одинаковые изменения каких-либо параметров катушек не вызывают выходного сигнала, что позволяет исключить погрешность от влияния внешних факторов, в частности влияния изменения температуры.

зовать дифференциальные преобразователи. Если катушки дифференциального преобразователя включить в два соседних плеча моста, то одинаковые изменения каких-либо параметров катушек приводят к незначительному изменению выходного сигнала схемы, что позволяет уменьшить погрешность от влияния внешних факторов, в частности влияния изменения температуры внешней среды.

двухканальный, т. е. имеет два независимых излучателя и два приемника; измерение расхода сводится к измерению разности фаз двух ультразвуковых колебаний. Ультразвуковые расходомеры, несмотря на сложность измерительной цепи, имеют ряд достоинств, таких, как возможность измерения расхода любой жидкости, высокое быстродействие, отсутствие дополнительных потерь давления в трубопроводе. Они позволяют измерять скорость потоков, начиная от нескольких сантиметров в секунду. Погрешность их — не менее 1 %. Расходомеры со сносом излучения. Эти приборы основаны на измерении интенсивности ультразвукового излучения или ионизационного тока, направляемого поперек потока. Для уменьшения погрешности от непостоянства источника излучения преимущественно используются дифференциальные преобразователи с двумя приемниками ультразвукового излучения или иониза-

зовать дифференциальные преобразователи. Если катушки дифференциального преобразователя включить в два соседних плеча моста, то одинаковые изменения каких-либо параметров катушек приводят к незначительному изменению выходного сигнала схемы, что позволяет уменьшить погрешность от влияния внешних факторов, в частности влияния изменения температуры внешней среды.

Широко распространены индуктивные дифференциальные преобразователи ( 8.14, в), в которых под воздействием измеряемой

величины одновременно и притом с разными знаками изменяются два зазора двух электромагнитов. Дифференциальные преобразователи в сочетании с соответствующей схемой (обычно мостовой) имеют более высокую чувствительность, чем обычные преобразователи, дают возможность уменьшить нелинейность функции преобразования, испытывают меньшее влияние внешних факторов. В этих преобразователях результирующее усилие на якорь со стороны электромагнитов меньше, чем в недифференциальных.

.^Применяются также индуктивные дифференциальные преобразователи трансформаторного типа ( 8.14, г), в которых две секции первичной обмотки включены согласно, а две секции вторичной обмотки — встречно. При питании первичной обмотки переменным током и при симметричном положении якоря относительно электро-мадвитов э. д. с. на выходных зажимах равна нулю. При перемещении якоря возникает сигнал на выходных зажимах.

Применяются дифференциальные преобразователи ( 8.15, б), у которых имеется одна подвижная и две неподвижные пластины. При воздействии измеряемой величины х у этих преобразователей одновременно изменяются емкости Сг и Cz-

Различают еще дифференциальные преобразователи, состоящие из двух идентичных половин: входная величина действует на каждую половину преобразователя в прямопротивоположных направлениях, а влияющие величины—в одном и том же направлении. Благодаря этому при вычитании выходных величин обоих преобразователей, что достигается соответствующим включением преобразователя в измерительную цепь, исключается погрешность от влияющей величины.