Разделы сайта

Преобразователи с повышенной линейностью

Анализ простейших преобразователей напряжения в частоту показывает, что при построении схем с высокой линейностью передаточной характеристики необходимо руководствоваться следующими основными положениями:

используемый в режиме интегратора ОУ должен иметь большой коэффициент усиления при разомкнутой петле ОС и высокое входное сопротивление;

верхнее и нижнее значения порогового напряжения компаратора должны оставаться неизменными в процессе работы схемы, для чего следует применять высоко-стабилизированный источник отрицательного напряжения питания и ОУ с низким входным напряжением смещения и малым дрейфом;

скорость нарастания выходного напряжения интегратора должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить быстрое время разряда интегрирующего конденсатора. Следует отметить, что выполнение последней рекомендации наиболее важно, поскольку время сброса вносит максимальный вклад в точность преобразователя.

Ниже приведено несколько практических схем преобразователей напряжения в частоту с высокой линейностью, дан их краткий анализ. Особенность схемы преобразователя, изображенной на рис. 1.7,а, заключается в том, что времена заряда и разряда интегрирующего

конденсатора С1 в схеме равны; это обеспечивает симметричность выходных импульсов и позволяет в определенных пределах скомпенсировать время включения транзистора VT1, коллекторный ток которого разряжает этот конденсатор.

Рис. 1.7. Преобразователи с линейностью передаточной характеристикой 0,1% (а) и 0,2% (б)

Для того чтобы времена нарастания и спада напряжения на выходе интегратора были равны между собой, необходимо выполнение условия R1/R2=l + R3/R4. Однако в этом выражении не учтено отличное от нуля значение времени задержки включения транзистора VT1, которое может существенно нарушить симметрию выходных импульсов верхнего предела рабочего диапазона частот преобразователя (в данном случае 100 кГц). Кроме того, на таких частотах время задержки значительно ухудшит линейность преобразования.

Для компенсации влияния транзистора VT1 на линейность передаточной характеристики в схеме использована фазосдвигающая цепь R5C2R6, включенная между интегратором и компаратором напряжения. На низких частотах (при малых входных напряжениях) влиянием конденсатора С2 на выходной сигнал можно пренебречь, и фазосдвигающая цепь работает как обычный резисторный делитель. С повышением рабочей частоты сопротивление конденсатора уменьшается, и большая часть выходного напряжения интегратора поступает на вход компаратора, вызывая тем самым более раннее переключение последнего. При соответствующем выборе номиналов этой цепи задержка включения транзистора VT1 может быть полностью скомпенсирована. Использование транзистора VT1 в инверсном режиме также способствует повышению качества преобразования, поскольку при таком включении уменьшается падение напряжения коллектор-эмиттер транзистора в насыщенном состоянии.

Предложенная схема имеет хорошие температурные характеристики, так как положительный температурный коэффициент по напряжению стабилитронов компенсирует отрицательный коэффициент прямо смещенных р-n-переходов транзистора. С номиналами элементов, указанными на рис. 1.7,а, при изменении входного напряжения от 0 до 10 В частота выходных импульсов изменяется от 0 до 40 кГц (линейность в пределах 0,1 %). Следует отметить, что для достижения такой линейности необходимо, чтобы внутреннее сопротивление источника сигнала оставалось достаточно малым по сравнению с сопротивлениями R1 и R3 во всем диапазоне частот (0-40 кГц). Высокая точность и большой динамический диапазон рабочих частот схемы позволяют выполнять с ее помощью высококачественные аналого-цифровые преобразования и строить на ее основе прецизионные управляемые напряжением генераторы пилообразных колебаний.

Перейти на страницу: 1 2

Самое читаемое:

Разработка методики поверки датчика определения расстояния и датчика касания
Слово «робот» прочно вошло в современный обиход, современную речь и современную жизнь. Трудно представить себе мир XXI века без «умных» машин. Они проникли всюду: от заводских сборочных цехов и медицины до арсеналов наиболее развитых армий мира. Ну и, конечно, редкий фантастический фильм или роман не обходится без автономных думающ ...

www.techstages.ru : Все права защищены! 2019