Напряжения интегратора

Усилители-ограничители. Транзисторный ключ, а также транзисторные логические элементы могут использоваться в качестве ограничителей, имеющих два порога ограничения. Первый порог (ограничение снизу) определяется уровнем входного напряжения мвх, при котором транзистор закрыт, а второй (ограничение сверху) — уровнем мвх, при котором транзистор открыт. Усилитель-ограничитель в режиме двустороннего ограничения часто применяется для формирования из синусоидального напряжения импульсов с крутыми фронтами.

Двусторонние ограничители применяют для получения из синусоидального напряжения импульсов с формой, близкой к прямоугольной.

Схемы с последовательным включением диодов могут осуществлять и двустороннее ограничение. При этом сначала производится ограничение снизу, а затем сверху или наоборот. Такие ограничители применяют для формирования из синусоидального напряжения импульсов трапецеидальной формы.

Двухтактная схема усилителя класса AD отличается от однотактной тем, что при скважности прямоугольных импульсов, равной двум, напряжение на выходе двухтактного каскада отсутствует, так как токи плеч в нагрузке имеют противоположные направления и компенсируют друг друга. Это свойство удобно использовать при усилении переменного напряжения, содержащего постоянную составляющую. Чтобы на нагрузке /?п не выделялась постоянная составляющая при некоторой асимметрии плеч двухтактного каскада, применяются два источника питания или емкостный делитель и один источник питания. В этом случае нагрузка присоединяется к средней точке емкостного делителя или средней точке двух источников питания. Если пренебречь резистивным сопротивлением катушки индуктивности фильтра 1ф, то напряжение ип на нагрузке RB можно считать равным среднему значению напряжения импульсов прямоугольной формы

Минимальное число дискретных значений Л^=(ти/ДО + 1-Из каждого импульса для его воспроизведения необходимо получить -N дискретных значений (см. 9.7,а). Однако если предположить, что периодическая последовательность импульсов стабильна, неизменна по амплитуде, периоду и форме, то можно использовать не один, а последовательность импульсов, и из каждого выделить лишь по одному интересующему нас дискретному значению. Например, из первого — I1, из второго — 22 и т. д. ( 9.7,6). Для этого в момент времени Tc=T-}-&t необходимо уметь определять соответствующее значение напряжения импульсов. Тогда получим ряд дискретных значений ( 9.7,в), характеризующих форму импульсов, но промежуток времени между ними будет увеличен до Tc = T-}-At, а длительность всего импульса будет Тип=(#—1)ТС. Коэффициент преобразования (трансформации) времени

Двусторонние ограничители часто применяют для получения из синусоидального напряжения импульсов с формой, близкой к прямоугольной.

Усилители-ограничители. Транзисторный ключ, а также транзисторные логические элементы могут использоваться в качестве ограничителей, имеющих два порога ограничения. Первый порог (ограничение снизу) определяется уровнем входного напряжения мвх, при котором транзистор закрыт, а второй (ограничение сверху) — уровнем wBX, при котором транзистор открыт. Усилитель-ограничитель в режиме двустороннего ограничения часто применяется для формирования из синусоидального напряжения импульсов с крутыми фронтами.

Помимо подбора Тсоб необходим правильный выбор напряжения импульсов синхронизации. Из 8.18, а видно, что уменьшение напряжения синхроимпульса вдвое вызовет нарушение синхронизации. Излишнее увеличение напряжения синхроимпульсов также недопустимо, так как при этом возможно срабатывание мультивибратора в любой момент прямого хода. На практике оператор добивается лучшего результата методом постепенного приближения. Вначале при минимальном напряжении синхронизации (или вообще равном нулю) подбирают период развертки приблизительно равным периоду сигнала. Когда движение осциллограммы замедлится, вводят сигнал синхронизации. Поочередно, подбирая напряжение синхроимпульсов и период 7\.оП, добиваются полной неподвижности осциллограммы. Сле-

Рассмотренный режим синхронизации, в результате которого период колебаний мультивибратора устанавливается равным периоду сигнала, позволяет получить на экране ЭЛТ осциллограмму всего лишь одного периода сигнала. На практике встречается необходимость наблюдать п периодов. В этом случае мультивибратор работает в режиме деления частоты. На 8.19 поясняется работа мультивибратора при отображении четырех периодов сигнала на экране ЭЛТ. Как видно из 8.19, начало релаксации процесса в мультивибраторе вызвано первым импульсом. Импульсы 2, 3, 4 не достигают нулевого уровня ( 8.19, б) и, следовательно, не оказывают влияния на работу мультивибратора. Пятый же импульс вызывает релаксационный процесс. Таким образом, в рассмотренном режиме синхронизация имеется, однако не все импульсы принимают в ней участие. В одном периоде колебаний мультивибратора укладывается четыре периода исследуемого сигнала. Из 8.19, б видно, насколько важен правильный подбор напряжения импульсов синхронизации. Если увеличить это напряжение в 1,5—2 раза, релаксационный процессе мультивибраторе может быть вызван четвертым импульсом. Поэтому синхронизация в режиме деления менее устойчива. Чем больше коэффициент деления, тем ближе расположены один к другому импульсы синхронизации, тем уже полоса удержания. Структурная схема генератора непрерывной развертки .осциллографа изображена на 8.20, а. Устройство синхронизации и запуска формирует запускающие импульсы. Для четкой синхронизации необходимо, чтобы на мультивибратор поступали остроконечные импульсы с крутым фронтом нарастания. На практике часто приходится наблюдать на осциллографе плавно изменяющиеся сигналы (например,

Измеритель ИРП — селективный микровольтметр, для которого регламентировано отношение синусоидального напряжения к спектральной плоскости напряжения импульсов на входе, вызывающих одинаковое показание измерительного прибора, содержащий инерционные детекторы и позволяющий измерять напряжение, напряженность поля, ток и мощность при использовании дополнительных устройств.

Среднее значение напряжения на выходе усредняющего устройства, отнесенное к амплитуде напряжения импульсов U\, соответствует алгоритмам (12.1), (12.4), определяющим характер изменения интегральной функции распределения.

Для уменьшения помехи вход интегратора переключается в моменты прохождения напряжения сети питания через нуль и в моменты равенства нулю выходного напряжения интегратора. Генератор управляющих импульсов для этого синхронизируется напряжением сети питания.

жений, где характеристики усилителей практически линейны, обычно от —100 до -HI 00 в. На одном (или некоторых) из усилителей масштаб может быть изменен. Это достигается умножением всех напряжений на входе этого усилителя на коэффициент kz и делением всех напряжений на выходе усилителя на тот же коэффициент. В этом случае переменная на выходе рассматриваемого усилителя имеет новый масштаб, увеличенный в (&3 раз по сравнению с прежним, а остальная часть модели не претерпевает никаких изменений. Для изменения масштаба времени параметр р необходимо заменить на Тр, или, иначе, умножить все входные напряжения дифференциатора на Т и разделить все выходные напряжения интегратора на ту же постоянную. Этим обеспечивается замедление решения в Т раз, если Т больше единицы.

Для интегрирования мгновенных значений э. д. с., индуктируемой в И К, с целью определения магнитного потока применяют также интегрирующие устройства (интеграторы) как пассивные, основанные, как правило, на rC-цепях, так и активные в виде электронных интегрирующих усилителей. Мгновенное значение выходного напряжения интегратора пропорционально (с некоторым приближением) мгновенному значению полного потока, сцепляющегося с ИК- Измеряя амплитудным вольтметром это напряжение, можно определить максимальное значение магнитного потока. В данном случае требуется градуировка вольтметра совместно с интегратором в единицах магнитного потока. Примером применения интегрирующей rC-цепи может служить устройство, описанное в § 20.17, для определения динамических петель пере-магничивания с помощью электронного осциллографа.

24. Напишите закон изменения выходного напряжения интегратора:

ПНЧ с импульсной обратной связью состоит из входного повторителя напряжения, интегратора и компаратора, управляющего генератором импульсов в цепи обратной связи интегратора. Заряд конденсатора Сх интегратора осуществляется входным напряжением ?/вх, а разряд производится импульсом с постоянной вольт-секундной площадью. Если входное напряжение имеет отрицательную полярность, то импульсы генератора должны быть положительными и наоборот. Можно показать, что частота импульсов прямо пропорциональна входному напряжению. Напряжение на выходе интегратора линейно растет, до тех пор пока не сравняется с опорным напряжением Uon на прямом входе компаратора К;

значены соответственно реальным физическим величинам, которые они моделируют. Из схемы виден алгоритм функционирования защиты. После получения модуля тока i2 с помощью ФНЧ формируется среднее квадрэтическое значение /2, для чего коэффициент передачи фильтра в полосе пропускания должен равняться коэффициенту формы Кф. Последний, определяемый как отношение среднего квадратического значения величины к среднему выпрямленному, равен для синусоидальных сигналов л/(2 л/2 ). Возводя в квадрат /2 и интегрируя h2, получаем сигнал h2t, сравниваемый с постоянной А, Устройство срабатывает, когда I22t становится равным А, что фиксируется компаратором К2. Выдержка времени срабатывания защиты t зависит от скорости нарастания выходного напряжения интегратора и равна Д//г2-

Прибор позволяет определять интегральный квадратичный ток по показанию счетчика СИ1. Счетчик отсчитывает число включений реле Р, которое для повышения точности измерения включено на напряжение интегратора через промежуточный усилитель У2 с релейной характеристикой. На 2.5, б приведены осциллограммы тока двигателя, работающего с переменной нагрузкой, и напряжение на выходе интегратора. При плавном нарастании U3, благодаря нелинейной характеристики У2, реле Р включается каждый раз при достижении напряжения интегратора одной и той же величины. При ера-

Погрешность вследствие нелинейности интегрирования зависит от времени интегрирования и эквивалентной постоянной времени интегратора. Конечная полоса пропускания интегратора приводит к погрешности из-за задержки начала изменения выходного напряжения интегратора относительно времени коммутации (момента появления на входе напряжения противоположного знака). Погрешность квантования (погрешность дискретности) — общая для всех цифровых приборов и равна единице счета.

Преобразователь построен по методу интегрирования входного напряжения до момента равенства выходного напряжения интегратора и уровня срабатывания компаратора. Последний в момент равенства запускает формирователь, который подает на вход интегратора импульс нормированной вольт-секундной площади полярностью, противоположной полярности входного напряжения, вызывая разряд интегратора. Этот процесс повторяется с частотой, пропорциональной входному напряжению. Для гальванической развязки преобразователя от всего прибора, для подавления помех общего вида и для передачи сигналов из блока управления служит блок развязывающих реле. Блок управления вольтметра предназначен для ручного, автоматического и дистанционно-программного переключения пределов измерения постоянных и переменных напряжений, токов, сопротивлений, переключения рода работ, вида, времени измерения, постоянной времени фильтра.

Описанный вариант ИПН позволяет с высокой точностью измерять среднее значение переменного напряжения независимо от его формы. Быстродействие измерения характеризуется запаздыванием, равным величине интервала фиксации результата преобразования. В то же время двухканальный принцип требует практически идеального совпадения параметров каналов .в процессе работы, чего весьма трудно -? достичь при изменении температуры окружающей среды, длительной работе и других возмущающих факторах. Несимметрия же каналов приводит к возникновению в выходном напряжении дополнительной переменной составляющей (помехи). Указанный недостаток устраняется в одноканальном ИПН среднего значения по 1.23. Он состоит из последовательно соединенных прецизионного выпрямителя ПВ, интегратора с обнулением и ячейки. Интегратор выполнен на операционном усилителе У1 с конденсатором С1 и ключом К1 в цепи обратной связи. Ячейка памяти содержит последовательный ключ К2, конденсатор С2 и повторитель напряжения, собранный на операционном усилителе У2. Управление работой ключей Kl, K2 осуществляется с выходов формирователя импульсов управления ФИУ. Интегратор производит измерение среднего значения выпрямляемого сигнала Ь\, а при подаче с выхода ФИУ импульса управления на ключ К2 последний кратковременно замыкается; выходное напряжение интегратора передается на конденсатор С2, емкость которого значительно меньше, чем С1, и через повторитель У2 на выход устройства. После дозаряда (до-разряда) С2 замыкается ключ Д7, и производится обнуление выходного напряжения интегратора и его подготовка к следующему циклу работы.

Коэффициент передачи интегратора по среднему значению напряжения, определенный как отношение выходного напряжения интегратора ?/ин(^и) (3.21) в момент времени гТи к среднему значению входного напряжения интегратора на г'-м периоде квантования, будет равен