Теоретичні відомості і методичні вказівки. Випрямлячі середніх значень дають на виході напругу, постійна складова якої пропорційна середньому значенню випрямленої вхідної напруги
Випрямлячі середніх значень дають на виході напругу, постійна складова якої пропорційна середньому значенню випрямленої вхідної напруги. Робота подібних випрямлячів, як правило, ґрунтується на тому, що при одній полярності вхідна напруга з деякім масштабним коефіцієнтом подається на вихід, а при іншій – вихідна напруга підтримується рівною нулю (однонапувперіодний випрямляч) або інвертованій вхідній напрузі (двонапівперіодний випрямляч). В останньому випадку, якщо забезпечено рівність масштабних коефіцієнтів для прямого і інверсного вхідних сигналів, то пристрій може застосовуватись також як формувач модуля вхідного сигналу: напруга на виході буде пропорційна абсолютному значенню вхідної напруги. Використання ОП в точних випрямлячах переслідує ціль зменшення похибки перетворення, обумовлену неідеальними вольт-амперними характеристиками діодів.
На рис. 2.26 показані схеми простих випрямлячів середніх значень напруг. Випрямляч по схемі рис. 2.26, а побудований на основі інверсного підсилювача, що вміщує діоди в колі зворотного зв‘язку. При позитивній полярності вхідного сигналу відкритий діод VD1 і зворотній зв‘язок замикається через резистор R2. При негативній полярності Uвх струм зворотного зв‘язку протікає через діод VD2 і резистор R3. Таким чином, при синусоїдальному вхідному сигналі на в точці 1 будуть присутні позитивні півхвилі напруги, а в точці 2 – негативні, що відповідають однонапівперіодному випрямлячу вхідного сигналу. Оскільки відкритий діод входить в пряме коло замкненого контуру, то падіння напруги на ньому практично не відбивається на вихідній напрузі. Тому при Uвх>0 отримуємо Uвих1=0, Uвих2=-UвхR2/R1, а при Uвх<0 отримуємо Uвих1=UвхR3/R1 і Uвих2=0.
Операційний підсилювач DA2 дає можливість отримати двонапівперіодне випрямлення і постійне, близьке до нуля, вихідний опір. Якщо відкритий діод VD1 (Uвх>0), то справедлива рівність Uвих=-Uвих2R5/R4=UвхR2R5/(R1R4). Якщо ж відкритий діод VD1 (Uвх<0), то Uвих=-Uвх(R3/R1)(R2+R4+R5)/(R2+R3+R4). Прийнявши R2=R3=R4=R5=R, отримаємо:
. (2.39)
Випрямляч, схема якого показана на рис. 2.26, б, проводить двонапівперіодне випрямлення, але його навантаження не заземлене. В зворотній зв‘язок ОП тут включений діодний міст VD1-VD4 і опір навантаження Rн. При будь-якій полярності Uвх струм Iн через навантаження проходить в одному напрямку і рівний 
. Таким чином, струм Iн не залежить від опору навантаження Rн.
 |
Схеми рис. 2.26, в і г ілюструють побудову двонапівперіодних випрямлячів с заземленим навантаженням на одному ОП. Для схеми рис. 2.26, в при Uвх<0 справедливе співвідношення Uвих=-UвхR3/R1, вихідний опір приблизно рівний нулю. Якщо Uвх>0 справедливе співвідношення Uвих=UвхR2/(R1+R2), Rвих=R3+R1R2/(R1+R2). Для схеми рис. 2.26, г при Uвх<0 справедливе співвідношення Uвих=-UвхR2/R1, вихідний опір приблизно рівний нулю, а при Uвх>0 Uвих=UвхR2/(R2+R3), Rвих=R2R3/(R2+R3). Якщо прийняти для схеми рис. 2.26, в R1=R2=2R3, а для схеми рис. 2.26, г 2R1=R2=R3, то в обох випадках отримаємо Uвих=0,5|Uвх|. Але слід мати на увазі, що вихідний опір цих випрямлячів змінюється в залежності від полярності вхідного сигналу.
Амплітудні випрямлячі призначені для формування постійної вихідної напруги, пропорційної амплітуді вхідної змінної або імпульсної напруги. В багатьох випадках амплітудні випрямлячі можна побудувати шляхом включення конденсатора як навантаження випрямляча середнього значення.
| |
На рис. 2.27, а представлена схема найпростішого активного амплітудного випрямляча. При Uвх>0 конденсатор заряджається до амплітуди вхідного сигналу вихідним струмом ОП, що проходить через відкритий діод. При цьому нерівне нулю падіння напруги на відкритому діоді не буде приводити до похибки, тому як діод включений в пряме коло замкненого контуру. Коли напруга Uвх прийме значення, менше, ніж амплітудне, то за рахунок того, що на неінверсному вході ОП напруга стане менше, ніж на інверсному вході, напруга на виході ОП стане негативною і діод закриється. В подальшому діод буде закритий, поки вхідна напруга не перевищить напруги, що запам‘яталась на конденсаторі С.
Резистори R1 і R2 в даному випрямлячі не обов‘язкові. Резистор R1 обмежує струм розряду конденсатора С через вхідне коло ОП при виключеній напрузі живлення. Резистор R2 обмежує вихідний струм ОП при заряді конденсатора і сприяє підвищенню стійкості кола.
Наступні кола, що приєднані до вихідних зажимів амплітудного випрямляча за схемою рис. 2.27, а, повинні мати достатньо великий вхідний опір, щоб конденсатор С не встигав помітно розрядитися на протязі періоду вхідного сигналу. Якщо позначити символом Rн опір навантаження випрямляча, то коефіцієнт пульсацій на виході випрямляча, що викликаний розрядженням, буде приблизно рівний 
, де f – частота вхідного сигналу.
Амплітудний випрямляч, схема якого показана на рис. 2.27, б, має низький вихідний опір завдяки повторювачу, що виконано на ОП DA2. Окрім того, в цей випрямляч введені кола VD2 і R1, що виключають перевантаження підсилювача по виходу при негативному вхідному сигналі, і коло VD3 і R2, яке не дозволяє розрядженню конденсатора С зворотнім струмом діода VD1 при негативному вхідному сигналі.
В амплітудних випрямлячах необхідно передбачати кола, які проводили б періодичне розрядження запам’ятовуючого конденсатора, щоб потім оновлювати інформацію про амплітуду вхідної напруги.
Дата добавления: 2015-05-26; просмотров: 687;