Тема36. Амплитудалық түзеткіш

Пропорционал немесе импульстік кернеудің, тұрақты шығыс кернеудің құрылуына арналған.

Орташа тағайындалуымен амплитудалық түзеткіш құруға болады. Конденсатор сыйымдылығы, зарядтың уақыт тұрақтысы кіріс сигналының периодынан әлдеқайда үлкен болатындай болуы қажет.

Сурет 9.5 – Қарапайым активті амплитудалық түзеткіш

U_вх > 0 болғанда конденсатор С кіріс сигналының амплитудасына дейін диод арқылы өтетін ОК-тің шығыс тоғымен зарядталған. U_вх кернеуі онда инверсирленбейтін ОК кірісінде теріс болып, диод жабылатындықтан С-дағы амплитудадан кіші болады.

R1 қосылған кернеу көзінде ОК кірісі арқылы тоқ разрядын шектейді, кондесатор зазрядында R2 ОК кіріс тоғын шектейді.

3. Таңдау – сақтау сызбасы.

Таңдау – сақтау сызбасының тапсырмасы - конденсатордың берілген тапсырма бойынша тез кіріс кернеуіне дейін зарядталуында және сол кіріс кернеуін шығысында уақыт жалғасында ұстап қалу болып табылады.

Таңдау – сақтау сызбасы деректер жинау жүйесінде, сандық басқару жүйелерінде, сандық байланыс жүйелерінде қолданылады.

Таңдау – сақтау сызбасы өзінің кірістік аналогтық кенеуін сандық кодқа түрленгенше тұрақты етіп сақтайды.

Сурет 9.7

Рисунок 9.8

4. Фазалық сезімтал түзеткіш

Фазалық сезімтал демодуляторлар ауыспалы кернеуді фазалы сезгіш түзетуде өз қолданысын тапты. Мұндай түзеткіштерде операционды күшейткіштерді қолдану жұмыстың дәлдігін көтеруге,кіріс кернеуін өсіріп және шығыс кернеуін азайтуға, түзетуімен қатар шығыс сигналының күшеюін алуға мүмкіндік береді.

9.9, а және б суретінде құрамында ОК және МОП-кілттері (МОП-кілттері механикалық кілттер түрінде шартты көрсетілген) бар фазалық сезімтал демодуляторлардың сызбалары көрсетілген.

9.9 а суретінде демодулятор сызбасы бойынша9.9, R1=R, R2=R, R3=Rдеп ескерейік. Бұл жағдайда,егер кілт жабық болса, шығыс кернеуі мына теңдеумен анықталады U_ВЫХ= - U_ВХ. Егер кілт ажыратылған болса,

9.9,а суретіндегі сызба бойынша демодулятор кемшілігі болып кіріс кедергісінің тұрақсыздығы болып табылады:ол кілттің ажыратылған немесе жабылған жағдайына байланысты өзгереді. Бұл жағдайда 9.9,б суретіндегі сызбадағы демодулятор ең жақсысы болып табылады: оның кіріс кедергісі кілт жағдайына байланысты емес.Егер R1=R, R2=R, R3=R деп ескерсек және R4=R, R5=R,деп қабылдасақ, онда демодулятор үшін 9.9, б суретіндегі сызба кілттің ажыратылған немесе жабылған жағдайларына сәйкес аламыз.

Осы коэффициенттің қарама қарсы таңбалар жағдайында тасымалдау коэффициентінің модульдерінің теңдік шарты мына теңдеуге келтіреді.

Осыдан табамыз

k әрпімен демодулятордың тасымалдау коэффициентінің модулін белгілейік:

9.9 Сурет – ок негізіндегі фазалық сезімтал демодуляторлардың сызбасы

 шамасын сипаттайық:

Сонда аламыз

Шамасын берумен және шамасын ыңғайлы таңдап, біз формулалар бойынша k ,  және  шамаларын табамыз. Егер k=0,5 және =1, онда =2 және =1, яғни R1=R3=R4=R5=R, R2=2R

9.9 в суретінде фазалық сезімтал демодулятордың қызықты сызбасы көрсетілген.Қасиеттері бойынша бұл демодуляторлар сақиналы диодты демодуляторларға сәйкес. Оның шығыс кернеуі мына теңдікпен анықталады.

Көру қиын емес, бұл жағдайларда кіріс кернеулерінің ең көбі өзін случае большее из входных напряжений проявляет себя как коммутирующее:одан тек қана шығыс кернеуінің таңбасы байланысты. Шығыс кернеуінің шамасы ең аз кіріс кернеуімен анықталады. Фазалық сезімтал демодулятордың артықшылығы 9.10, в суретінде қарапайым сақиналы диодты демодулятор алдында түрленудің ең үлкен дәлдігінде, өйткені берілген жағдайда диодтардың тура кернеулері шамасына мүлдем әсер етпейді.

Тақырып 6. Тіректі кернеу көздері (1 Сағат)

1. Стабилитрон тірек кернеу көздері ретінде

Стабилитрон көмегі арқылы кернеуді алудың қарапайым әдісі

6.1 сурет.

Тұрақтандыру коэффициенті ; 10 -нан 100 шейін

r_ст – стаблизатордың дифференциалды кернеуі

2. Өрістік транзисторлардағы тірек кернеу көздері

Тұрақтандыру коэффициентін жоғарлатуға болады, егер R1 шектеулі тоқ резисторын тұрақты тоқ көзімен ауыстырса, мысалы өрістік транзистор базасындағы 6.2 суреттегідей көрсетілген.

6.2 сурет – Тұрақтандыру коэффициенті 10000 шейін

3. ОК тірек кернеу көзі

Тірек кернеу көзі ретінде ОК операциялык күшейткіштер қолданылады

6.3 сурет – тірек кернеудің инверттік қорек көзі

6.4 сурет – инверттік емес тірек кернеу көздері

Стабилитрон шығыс тұрақтандырғыш коэффициенті 10000дейін жиі қосылады.

Температурная стабильность U_ОП определена стабильностью напряжения стабилитрона и выходного напряжения ОУ. Построение высокоточных ( ) ИОН связано с введением в схему элементов обеспечивающих температурную и временную стабилизацию тока опорного стабилитрона.

Тақырып 7. Тоқ стабилизаторлары: транзисторлердегі –биполярлы, өрістік; ОК негізіндегі. (1 сағ)

1. Биполярлы транзистордағы тұрақтандырғыш тоғы

2. Өрістік транзистордағы тұрақтандырғыш тоғы

3. ОК-тегі тоқ тұрақтандырғыштары

1. Биполярлы транзистордағы стабилизатор тоғы

Идеалды тоқ көзі R_Н жүктемесінде ондағы кернеудің төмендеуінен тәуелді емес тоқты қамтамасыз етеді_.

Сурет 7.1 – Кернеу бөлгіші бар бірқалыпты тоқ көзі

Транзистор қаныққан кезде шығыс тоқ өзгеріссіз қалады

Шығыс тоқ қоректенетін кернеуден тәуелді болмас үшін R2 -ні стабилитронмен ауыстырады.

Рисунок 7.2

2. Өрістік транзистордағы тұрақтандырғыш тоғы

Сурет 7.3 – Бұл сызба биполярлы транзисторлардағы сызбаға ұқсас

Өрістік транзисторлардың ерекшеліктеріне байланысты тоқ тұрақтандырғышы кез-келген оммдық кедергі орнына қосуға болатын тұрақтандырғыш тоғы екіполюстік тәрізді көріне алады.

Сурет 7.4

,

мұндағы I_С0 – ағын тоғы U_3и = 0 болғандағы.

U_п – алдағы кернеу U_3и ондағы тоқ I_С минималды мәнге ие болады. R кедергісін табу үшін U_3и шамасын берілген тұрақтану тоғына I транзистор сипаттамасы бойынша анықтау керек.

3. ОК-тегі тоқ стабилизаторлары

Биполярлы және өрістік транзисторлардағы сызба кемшіліктері шығыс тоғын U_БЭ және U_3И кернеулерден тәуелді болған соң дәл таба алмағандықтан болады. Бұл тәуелділікті жою үшін сызбаға ОК –ні енгізу жеткілікті.

, болғанда

мұндағы В – тоқ бойынша (h_Э21) күшейю коэффициенті

Сурет 7.5

Сурет 7.6

болғанда

Сурет 7.7

Тақырып 8. Өлшеуіш сұлбалар: кернеуді, тоқты өлшеу. (1 сағат)

1. Кернеуді өлшеу

Жоғары омды белгі көзінің шығысындағы кернеуді өлшеуде байқалатын кателік келтірмей өлшеу үшін электромагнитті күшейткішті импедансты түрлендіруге қолдануға болады. Бірақ бұл жағдайда жоғарыомды байланыстың кіріс жолы сыйымдылық жетекшілерге өте сезімтал екенін ескеру керек.

Басқа мәселесі ол – бұл сыйымдылықтың шамасының уақыт бойынша өзгеруі, мысалға, механикалық ауысумен болғанын айтуға болады.

Бұл қиындықтарды болдырмас үшін, яғни экран және ішкі өткізгіш арасындағы потенциялдар айырымын төмендету үшін электромагнитті күшейткішті қолданады, онда экранды корпуспен емес, күшейткіш шығысымен, 8.1 суретінде көрсетілгендей жалғайды. Бұл жағдайда сыйымдылықтың төмендеуі операционды күшейткіштің дифференциялды күшеюіне байланысты болады.

Сурет 8.1 – Экран потенциялының өлшенетін потенциялға түйісу көмегімен экран сыйымдылығының және экрандау шуларының төмендеуі.

Сыйымдылық шулары әлдеқайда қысқарады, себебі өткізгіштер арасындағы потенциялдар тек операционды күшейткіштің кернеуінің орын ауысуымен анықталады.

Потенциялдар айырымын өлшеу

Потенциялдар айырымын өлшеуді оқып білгіш көмегімен жүзеге асыруға болады. Синфазалық құраушыны баяулатуын _N және _Р кедергілер жұбының қатынас дәлдігімен анықтауға болады. Бірақта, бұл қатынасқа белгі көзінің ішкі кедергілері де кіреді. Есептеуіш техникада сызбаларды сызуда әдетте өте аз кедергісі, теріс кері байланысы бар операциялық күшейткішті белгі көзі ретінде қолданады, сондықтан оның әсерін ескермеуге болады.

Өлшеуіш техникада қорек көзінің аз кедергісі кернеу қайталағышы көмегімен қамтамазыздандырылады; Бұл жағдайдың көрінісін алу үшін 8.2 суретте көрсетілген, дифференциялды күшейткіштің (потенциометрлік) әмбебап сызбасына жүгінеміз. R₁ =  болғанда ОК 1 және ОК 2 кернеу қайталағыштары ретінде жұмыс істейді.

Сызбаның жетістігі болып, бір резистордың кедергісін түрлендіріп отырып күшейюдің дифференциялды коэффициентін реттеуге болатындығы болып табылады. 8.2 суретінде келтірілгендей R₁ резисторындағы потенциялдар айырымы V₂ — V₁ –ді құрайды. Бұдан

ОК 3 оқитын күшейткіштің көмегімен бұл айырым жерлестірілген шығысқа беріледі.

Сурет 8.2 – Электрометрлік оқығыш.

Изоляцияланған күшейткіш

Оқылатын күшейткіштің басқарылатын кернеуінің диапазоны қорек көзі кернеуімен шектелген. Ол  100 В-ке дейін ұлғаюы мүмкін.

Бірақта кейбір жағдайларда бірнеше киловольт кернеуін, яғни рұқсат етілген синфазалық кернеуді әлдеқайда асып кететін кернеуді өлшеу талап етіледі. Бұл тапсырманы шешу үшін өлшеуіш сызбаны 8.3 суретте көрсетілгендей екі гальваникалық изоляцияланған бөлікке бөледі. Беру бөлігі өлшенетін потенциял бойынша, ал қабылдағышы нөлдікпен жұмыс істейді. Мұндай құрылғыны жүзеге асыру үшін беру бөлігінің жеке, жерден изоляцияланған, ортақ нүктесі («плавающая» земля) дифференциялдық кірістердің бірі болған тоқ көзі болу керек.

Сурет 8.3 – Галваникалық изоляцияланған күшейткіш көмегімен кернеуді өлшеу принципі.

Электрлік изоляцияланған қабылдағыш бөлікке өлшеу нәтижесін берудің екі мүмкіндігі бар: трансформатор немесе оптикалық байланыс көмегімен. Трансформатор көмегімен тасымалдау кезінде тасымалдайтын жоғары жиіліктің модуляциясын қолдану керек (амплитудалық немесе жиіліктік). Оптикалық байланыста, керісінше, тұрақты кернеуді тасымалдауға болады. Дәлдікке жоғарғы талаптарда, беру бөлігіндегі аналогтық белгіні цифрлық формаға түрлендіруге болады және 8.3 суретте көрсетілгендей, сандық шаманы қабылдағыш бөлікке оптикалық байланыс көмегімен тасымалдауға болады. Бұл жағдайда оптикалық байланыстың сызықты еместігі ешқандай рөл ойнамайды.

Аналогты сигналдың оптикалық тасымалдау мүмкіндігі 8.4 суретімен көрсетілген.

Сурет 8.4 – Аналогтық шаманың оптикалық тасымалдануы

Трансформаторлық немесе оптикалық байланыспен изоляцияланған күшейткіштер сатылуға дайын модульдер түрінде енеді. Беру жағында электрометрикалық немесе фазоинверстік күшейткіш орналасқан, сонымен қатар электрометрикалық оқығыш орналасқан. Модульдердің көптеген типтерінде беру бөлігіне құрылған жерлестірілмеген тоқ көзі үшін тұрақты кернеудің түрлендіргіші бар, сондықтан да сыртынан тек жерлестірілген тоқ көзін қосу. Беру және қабылдау бөліктерінің арасындағы рұқсат етілген потенциялдар айырымы, әдетте бірнеше киловольтті құрайды.

2. Тоқты өлшеу

Жерден изоляцияланған кернеуінің түсуі аз амперметрлер

Жерден изоляцияланған амперметрді 8.2 суретінде көрсетілген электрометрлік оқығыш көмегімен, олардың кірістері арасындағы тоқөлшегіш резисторды қосып жүзеге асыруға болады. Бұл резисторды қосу арқылы күшейткіштің кіріс кедергісі жоғалады. Бірақта 8.5. суретте көрсетілгендей, кіріс күшейткіштерінің теріс кері байланысының тізбегіне өлшегіш резисторды қосса, онда изоляцияланған амперметрдегі кернеудің төмендеуі аз болады. R₁ =R'₁ = R₂= R'₂ болғандағы кіріс кернеуі мынаған тең U_a = 2RI.

Теріс кері байланыс үшін R₂ және R'₂ резисторлары V_N потенциалы V_e-ге тең болып қалыптасады. 1 және 2 кірістері арасындағы потенциялдар айырымы дәл солай нөлге тең. Оқығыш күшейткіш ОК 3-ке V₁ — V₂ айырымы түседі . Оның шығыс кернеуі келесіні құрайды.

U_a = R₁(1 + R²/ R'₂)I.

Бұл кернеу өтетін тоққа пропорционал.

Сурет 8.5 – Кернеу түсуі аз жерлестірілмеген амперметр

Жоғарғы потенциялдағы тоқты өлшеу

Қарастырылған сызба қорек көзі кернеуінен аспайтын кенеуде тоқты өлшеуге жарамды. Тоқты жоғарғы потенциялда өлшеу үшін, егер изоляцияланған күшейткішті «жүзіп жүрген» жерге («плавающей» земле) қосса қарапайым сызба жеткілікті. Шығыс кернеу изоляцияланған күшейткіш көмегімен нөлге қатысты анықталады.

Аппаратуралық шығындар әжептәуір қысқаруы мүмкін, егер тоқты өлшегенде кернеудің түсуін 1-ден 2В-ке дейін рұқсат етсек (мысалға, анодты тізбектегі жоғарғывольтті радиолампалар). Бұл жағдайда өлшенген тоқ оптикалық жұбының светодиоды арқылы өтуі мүмкін. Мұндай жағдайда жерден изоляцияланған тоқ көзі керек жоқ. Беріліс сипаттамасының , 8.6 суретіндегідей сызықтылығы үшін қабылдағыш жағында тіректік оптикалық байланысты (жұбын) қолдануға болады. Оның кіріс тоғы I₂ операциялык күшейткіш көмегімен тірек және өлшеу жұбы өзара жойылатындай етіліп құрылады. Егер де екі байланыс та өзара жақсы келіскен болса, онда I₂ = I болады. Бұл тоқ жерлескен резисторда R құрылған кернеу түсуімен өлшенуі мүмкін.

U_a = RI.

Сурет 8.6 – Тоқты өлшеу үшін изоляцияланған қарапайым күшейткіш.

Тақырып 9. Өлшеуіш түзеткіштер: амплитудалы күшейткіштер; таңдау-сақтау сұлбасы; орта мәнді түзеткіштер; фазосезімтал түзеткіштер. (1 сағат)

1. Орташа тағайындалуымен түзеткіш;

Электрлік сигналдарды өлшеу және түрлендіру үшін ОК негізіндегі әртүрлі сызбалар қолданылады.

Айнымалы кернеудің параметрлерін, олар орташа, эффективті, амплитудалық, өлшеу үшін әртүрлі диодты сызбалармен қолдануға болады. Бірақта олар диодтардағы кернеудің түсуінен салыстырмалы үлкен мәндер үшін ғана жарамды.

Өлшеу үшін (түзету үшін), 9.1 суретте көрсетілгендей басқарылатын тоқ көзі бар түзеткішпен қолдануға болады.

Сурет 9.1 – Басқарылатын тоқ көзі бар түзеткіш

Сызба жерден изоляцияланғандықтан мұндай сызбаны тек аналогтық мультиметрларда өлшеу үшін қолдануға болады.

Егер бұл сигнал әрі қарай өңделу керек болса (мысалы, цифрлық түрге түрлендіру керек),онда кіріс кернеуін жерге қатысты қамтамасыздандыру керек.

I_A тоғы шығыс кернеуі түрінде берілуі мүмкін, мысалы түрлендіргіш көмегімен тоқ – 9.2 суретінде көрсетілген кернеу.

Сурет 9.2 – Түрлендіргіш тоқ - кернеу

Сурет 9.3 – Тоқ – кернеу түрлендіргіш графигі

Бір ОК –тегі екіжартылайпериодты түзеткіш

Сурет 9.4 - Бір ОК-тегі Екіжартылайпериодты түзеткіш

; болғанда ; ;

; ; ;

егер , онда , яғни шығыс кедергі полярлығына тәуелді түзеткіш өзгереді.

2. Амплитудалық түзеткіш

Пропорционал немесе импульстік кернеудің, тұрақты шығыс кернеудің құрылуына арналған.

Орташа тағайындалуымен амплитудалық түзеткіш құруға болады. Конденсатор сыйымдылығы, зарядтың уақыт тұрақтысы кіріс сигналының периодынан әлдеқайда үлкен болатындай болуы қажет.

Сурет 9.5 – Қарапайым активті амплитудалық түзеткіш

U_вх > 0 болғанда конденсатор С кіріс сигналының амплитудасына дейін диод арқылы өтетін ОК-тің шығыс тоғымен зарядталған. U_вх кернеуі онда инверсирленбейтін ОК кірісінде теріс болып, диод жабылатындықтан С-дағы амплитудадан кіші болады.

R1 қосылған кернеу көзінде ОК кірісі арқылы тоқ разрядын шектейді, кондесатор зазрядында R2 ОК кіріс тоғын шектейді.

3. Таңдау – сақтау сызбасы.

Таңдау – сақтау сызбасының тапсырмасы - конденсатордың берілген тапсырма бойынша тез кіріс кернеуіне дейін зарядталуында және сол кіріс кернеуін шығысында уақыт жалғасында ұстап қалу болып табылады.

Таңдау – сақтау сызбасы деректер жинау жүйесінде, сандық басқару жүйелерінде, сандық байланыс жүйелерінде қолданылады.

Таңдау – сақтау сызбасы өзінің кірістік аналогтық кенеуін сандық кодқа түрленгенше тұрақты етіп сақтайды.

Сурет 9.7

Рисунок 9.8

4. Фазалық сезімтал түзеткіш

Фазалық сезімтал демодуляторлар ауыспалы кернеуді фазалы сезгіш түзетуде өз қолданысын тапты. Мұндай түзеткіштерде операционды күшейткіштерді қолдану жұмыстың дәлдігін көтеруге,кіріс кернеуін өсіріп және шығыс кернеуін азайтуға, түзетуімен қатар шығыс сигналының күшеюін алуға мүмкіндік береді.

9.9, а және б суретінде құрамында ОК және МОП-кілттері (МОП-кілттері механикалық кілттер түрінде шартты көрсетілген) бар фазалық сезімтал демодуляторлардың сызбалары көрсетілген.

9.9 а суретінде демодулятор сызбасы бойынша9.9, R1=R, R2=R, R3=Rдеп ескерейік. Бұл жағдайда,егер кілт жабық болса, шығыс кернеуі мына теңдеумен анықталады U_ВЫХ= - U_ВХ. Егер кілт ажыратылған болса,

9.9,а суретіндегі сызба бойынша демодулятор кемшілігі болып кіріс кедергісінің тұрақсыздығы болып табылады:ол кілттің ажыратылған немесе жабылған жағдайына байланысты өзгереді. Бұл жағдайда 9.9,б суретіндегі сызбадағы демодулятор ең жақсысы болып табылады: оның кіріс кедергісі кілт жағдайына байланысты емес.Егер R1=R, R2=R, R3=R деп ескерсек және R4=R, R5=R,деп қабылдасақ, онда демодулятор үшін 9.9, б суретіндегі сызба кілттің ажыратылған немесе жабылған жағдайларына сәйкес аламыз.

Осы коэффициенттің қарама қарсы таңбалар жағдайында тасымалдау коэффициентінің модульдерінің теңдік шарты мына теңдеуге келтіреді.

Осыдан табамыз

k әрпімен демодулятордың тасымалдау коэффициентінің модулін белгілейік: