Первичный преобразователь перепада давления, страница 2

Назначение схемы – формирование гармонического сигнала частоты fc/2 с заданным коэффициентом нелинейных искажений Кни , показывающем процентное содержание гармоник высшего порядка в выходном сигнале генератора . ЧИУ – усилитель с зависящим от частоты коэффициентом усиления и имеющий на частоте настройки максимальный коэффициент усиления . Даное свойство ЧИУ используется для выделения определенной гармоники из входного сигнала при подавлении остальных гармоник . В нашем случае необходимо из входного сигнала – двуполярных прямоугольников частотой 25Гц – выделить первую гармонику .

Для построения ЧИУ используем частотно-избирательную цепь – т.н.   Т-мост, имеющий на частоте настройки минимальный коэффициент передачи .

На рис.3 приведена схема симметричного Т-моста.

 

Рис.3

Передаточная функция для Т-моста :

Комплексный коэффициент передачи Т-моста :

На частоте настройки Т-моста модуль комплексного коэффициента передачи имеет экстремум, а ФЧХ проходит через нуль, т.е. . Поэтому для определения w_o необходимо выделить из W(jw) мнимую часть :

Im[W(jw)]=

Аргумент W(jw) будет равен нулю, когда равна нулю мнимая часть W(jw), а это будет при равенстве нулю скобки в мнимой части :

=0

Таким образом, частота настройки :

 ;

 ; где :

 , .

Для получения комплексного коэффициента передачи по относительной расстройке выразим комплексный коэффициент передачи Т-моста через частоту настройки :

 ;     ;     .

Заменяя  на х , получаем комплексный коэффициент передачи по относительной частоте х :

Обозначив  за к и имея в виду что  = б ( относительная расстройка ), запишем комплексный коэффициент передачи по относительной расстройке :

Добротность Т-моста определяется с помощью относительной расстрой-ки по уровню 0,7 и равна :

 ;

т.е добротность Т-моста определяется отношением двух сопротивлений Т-моста .

Для построения ЧИУ на основе Т-моста используют принцип обратного преобразования с помощью отрицательной обратной связи, который заключается в том, что замкнутый усилитель с ООС производит над своей входной величиной операцию, обратную той, какую производит звено обратной связи над своей входной величиной.

Звено ОС усилителя на рис.4 умножает свой входной сигнал U2 на коэффициент передачи звена ОС : Uос=Кос_*U2 . А замкнутый усилитель делит свой входной сигнал U1 на коэффициент передачи звена ОС :

U2=(1/Кос)_*U1.

 

Рис.4 Усилитель с ООС.

Комплексный коэффициент передачи по относительной расстройке неинвертирующего усилителя на Т-мосте :

Комплексный коэффициент передачи на частоте настройки :

Коэффициент подавления n-ной гармоники :

Необходимый коэффициент подавления для ЧИУ, предназначенных для выделения основной гармоники из прямоугольных двуполярных симмет-ричных импульсов, определяется по коэффициенту подавления третьей гармоники . Это связано с тем, что разложение прямоугольных двуполярных симметричных импульсов в ряд Фурье содержит только нечетные гармоники, причем амплитуда n-ной гармоники меньше амплитуды первой в n раз, к тому же относительная расстройка с ростом n также увеличивается , т.е. с ростом n увеличивается коэффициент подавления гармоник . По названным причинам достаточно рассчитать необходимый коэффициент подавления по третьей гармонике :

К_под3=Y_НИ.ВХ3 / Y_НИ.ВЫХ3

Обычно при расчете ЧИУ заданы следующие параметры :

1)  f0 – частота настройки ;

2)  К_{ПОД n} – коэффициент подавления на n-ной гармонике ;

3)  К_УС0 – коэффициент усиления на частоте настройки .

Расчет производится в следующем порядке :

1)  По заданному К_{ПОД n} находится необходимая добротность .

2)  По необходимой добротности определяется параметр m , определяю-щий добротность Т-моста .

3)  По параметру m и заданной частоте определяют постоянную времени Т

4)  Задаваясь R(C) , определяют C(R) .

5)  По R и m находят R1.

6)  Определяют усиление избирательного усилителя на частоте настройки.