Rc-генератор прямоугольных импульсов на интегральном усилителе постоянного тока. Измерительный преобразователь среднего значения, страница 13

Недостатками схемы рис.1а являются большая погрешность при выборке амплитудных значений малых сигналов, выражающаяся в отличии запоминаемого напряжения от действительного значения экстремума сигнала на величину напряжения отпирания диода (Uвых=Uвх–Uотп), а также влияние нагрузки на время хранения.

Для исключения влияния на погрешность выборки напряжения Uотп в схеме рис.1б используется интегральный усилитель: компенсация Uотп наступает под действием ООС, приводящей к малому отличию напряжений на входах усилителя во время выборки (, при   и  – т.е. напряжение на конденсаторе во время выборки почти совпадает с входным напряжением). При этом желательно использовать усилители с внешней коррекцией, которые позволяют уменьшить погрешность выборки, обусловленную перерегулированием при емкостной нагрузке усилителя [3, с.236-238].

Когда в схеме рис.1б входное напряжение усилителя оказывается меньше напряжения на конденсаторе, к диоду прикладывается большое обратное напряжение:

где Uнас – напряжение насыщения на выходе усилителя (при напряжении питания ±15В напряжение насыщения обычно составляет »14,5В), Uхр – напряжение хранения (на конденсаторе в режиме хранения).

Например, при максимальном значении Uхр=10В к диоду в режиме хранения будет приложено обратное напряжение около 25В. При этом обратный ток диода, ведущий к уменьшению времени хранения, составит:

Другими составляющими разрядного тока конденсатора в режиме хранения в схеме рис.1б являются ток нагрузки, входной ток усилителя и ток утечки конденсатора.

Получить большее время хранения можно, если снизить разрядные токи конденсатора. Так, установка повторителя напряжения на интегральном УПТ после конденсатора позволяет исключить влияние тока нагрузки на разрядный ток конденсатора (рис.4). В качестве DA2 необходим усилитель с малыми входными токами.

Рис.4 Амплитудный детектор с повторителем

В схеме детектора на двух усилителях (рис.5) сопротивление R2 и дополнительный диод VD1 позволяют значительно снизить составляющую разрядного тока конденсатора от обратного тока диода VD в режиме хранения.

Рис.5 Амплитудный детектор на двух усилителях

Для этого сопротивление R2 выбирается много меньше обратного сопротивления диода VD1. В таком случае в режиме хранения потенциал в точке КТ1 будет в основном определяться напряжением Uвых (а не Uвых.ус.). Поскольку при этом Uвых повторяет напряжение на конденсаторе (с точностью до вносимой DA2 ошибки), то обратный ток VD будет минимален. Значение R2 не должно быть меньше Rн.мин.(справ.) микросхемы DA1 (во время выборки выход DA1 может оказаться нагруженным на выход DA2 через открытый VD1 и R2, поскольку во время выборки диоды VD1 и VD смещены в прямом направлении, т.е. напряжение Uвых.ус превышает напряжение на емкости на величину »2Uпр.vd).

Для снижения времени выборки можно применять быстродействующие усилители, уменьшать постоянную времени зарядки, выбирая небольшую емкость хранения. В схеме рис.5 время выборки уменьшено включением диода VD2 и резистора R1: когда детектор переходит в режим хранения, напряжение Uвых.ус уменьшается, приводя к отпиранию диода VD2, который замыкает цепь отрицательной обратной связи DA1 и исключает насыщение усилителя. При этом Uвых.ус повторяет входное напряжение с точностью до Uотп диода VD2.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

В работе экспериментально определяются время выборки и время хранения для двух схем амплитудных детекторов, отличающихся качеством. Для экспериментального определения времени хранения используется прямоугольный или синусоидальный сигнал от генератора Г3-111 (или Г3-118). При экспериментальном определении времени выборки используется генератор прямоугольных импульсов, встроенный в лабораторный макет.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1.  Лабораторный источник напряжений ±15В.