Детектор действующих значений.(продолжение Л10)

 

Когда нужно оценить предполагаемую мощность на нагрузке переменного тока.

 

            t₀+T 

U_Д = (1/Т) ò (U_ВХ(t))²dt

              t₀

Первый способ: решение «в лоб».

Е₀ – нормирующий множитель.

U₁(t) = (U_ВХ(t))² / Е₀

             

               t₀+T 

U₂ = Ö (1/Т) ò U₁(t)dt – действительное значение напряжения – корень от

               t₀                         среднего из среднего значения.

                

U_ВЫХ = Ö Е₀ U₂.

Пусть: U_ВХ = 0…10 В, Е₀ = 10В.

1) U_ВХ» 10В, U₁» 10²/10 = 10 В.

U₁» U₂»10В U_ВЫХ = Ö 10*10 = 10В

 

 

2) U_ВХ» 0,1В, Е₀ = 10В.

U₁» 0,1²/10 = 0,001 В. – соизмерим с шумами.

U₁» U₂»1мВ. U_ВЫХ = Ö 10*0,001 = 0,1В

Вывод: т.о. недостаток данной схемы плохая помехоустойчивость при малых уровнях входного сигнала.

Прецизионный преобразователь действующих значений.

Нелинейный преобразователь на входе. Здесь используется нелинейная ОС.

Здесь вычисляется не разница входных сигналов, а их отношение.

U₁ = (U_ВХ(t))²/ U_ВЫХ;

          t₀+T 

U₂ = (1/Т) ò (U_ВХ(t))²/ U_ВЫХ dt;

            t₀

                                t₀+T 

U_ВЫХ = U₂ = (1/Т U_ВЫХ) ò (U_ВХ(t))² dt; 

                                  t₀

(U_ВЫХ)² = (1/Т) ò (U_ВХ(t))² dt Þ U_ВЫХ =Ö(1/Т) ò (U_ВХ(t))² dt

 

При U_ВХ» 10В Þ U_ВЫХ = 10В, U₁» 10²/10 = 10 В.

U₁» U₂»10В U_ВЫХ» U₂»10В.

3) При U_ВХ» 0,1В Þ U_ВЫХ = 0,1В.

U₁» 0,1²/10 = 0,001 В. U₁» U₂»1мВ. U_ВЫХ» U₂»1мВ.

Здесь нет проблем с динамическими диапазонами значений, он распределен равномерно.

Пиковый детектор (детектор экстремальных значений).(Л12)

Предыдущие схемы формировали на выходе сигнал, соответствующий входному. В технике бывает нужно определить только один параметр входного сигнала – его экстремальное значение (максимальное значение). Устройство, формирующее на выходе сигнал постоянного тока равный максимальному (экстремальному) значению входного сигнала на некотором предыдущем промежутке времени. Пример: обгонная муфта велосипеда.

Схема реализации:

Конденсатора имеет свойство сохранять значение напряжения, поэтому, стоит только уменьшить U_ВХ, U₁ станет больше U_ВХ и VD закроется и U₁ будет сохраняться на выходе постепенно уменьшаться, по мере разрядки конденсатора.

Пока U_ВХ > U_C VD открыт и через него идет зарядка С практически до уровня U_ВХ. Время полной зарядки: Т_ПР = 3R_HC.

При очень большом С, большим будет и ток разряда; С может не успеть отработать изменение U_ВХ; кроме того, U₁ будет всегда отличаться от U_ВХ на величину падения напряжения на прямом p – n переходе.

Ключ служит для сброса U_ВЫХ и обеспечивает готовность детектора к новому измерению.

Параметры схемы в идеальном случае:

Источник U_ВХ имеет нулевое сопротивление R_H = 0, R_У = ¥.

 

ВАХ диода:

Спад из – за:

1) Обратного I(I₀); 2) R_H ¹ ¥; 3) R_РАЗ ¹ ¥; 4) r_У ¹ ¥.

В реальном случае будет иметь место постоянная времени

t_{зарядки} = С* r_ВН || R_У || R_РАЗ || R_H. (R_У, R_РАЗ, R_H – повлияют незначительно)