Фильтр НЧ

Устройство отображения

Усилитель пост тона

Рис. ИЗ Функциональная схема усилителя сигналов мостового датчика.

носительно друг друга по фазе на 180°. В некоторых конструкциях напряжение с выхода подается на дифференциальный усилитель переменного тока точно так же, как это делается в усилителе постоянного тока, но на рис. 11.3 один вход датчика заземлен, и поэтому можно использовать усилитель переменного тока с несимметричным входом.

Большая часть усиления системы реализуется полосовым усилителем переменного тока. Его частотная характеристика может охватывать диапазон вплоть до очень низких частот переменного тока, но не до частот постоянного тока. Благодаря этому он может использовать преимущества отрицательной обратной связи, повышающей стабильность работы.

Сигнал, приложенный к полосовому усилителю переменного тока, подается на один вход синхронного детектора. Этот каскад состоит из переключательной схемы, которая преобразует изменение амплитуды сигнала переменного тока в уровень сигнала постоянного тока, пропорциональный измеряемому параметру датчика. Коэффициент усиления усилителя постоянного тока, включаемого после синхронного детектора, может быть не равен единице, - тогда усилитель служит для повышения уровня выходного напряжения до необходимого значения, а может быть равен единице, - тогда он используется в качестве буфера.

Методы возбуждения сигналом переменного тока

Среднеквадратическое значение сигнала несущей переменного тока, используемого для возбуждения датчика, должно быть меньше, чем максимальный потенциал постоя.чного тока, который может быть подан на датчик. Амплитуда несущей должна быть стабильной, иначе возникнут помехи, искажающие выходное напряжение. Если несущая представляет собой сигнал достаточно низкой частоты, то можно воспользоваться логометри-ческими методами. Особенно часто используются частоты от 400 Гц до 5 кГц, причем наиболее распространены значения 1

Земля

гш гиги

Вход

Вход

Интегратор

Интегратор

Рис. 11.4. Типичные схемы возбуждения переменного тока: с использованием трансформатора (а), с использованием усилителя с дифференциальным выходом (б), триггерная (в), биквадратурная (г), с использованием компаратора (д).

и 2,5 кГц. Эти значения как раз попадают в диапазон, охватываемый частотной характеристикой большинства аналоговых делителей.

Реальный сигнал переменного тока может быть как синусоидальным, так и прямоугольным. Рис. 11.4 иллюстрирует методы, используемые для подачи сигнала на вход усилителя. Сигнал можно получить любым методом, но лучше всего воспользоваться таким, который характеризуется наиболее высокой стабильностью амплитуды. Примеры вы найдете в гл. 13.

На рис. 11.4, а показано, как для подачи напряжения воз-

буждения на датчик можно использовать симметричный трансформатор переменного тока. Хотя подходящий трансформатор может оказаться довольно дорогим, тем не менее это один из возможных вариантов систем с синусоидальным сигналом. Если вы хотите получить хороший синусоидальный сигнал с надлежащей разностью фаз (180°) между двумя входами (ф1 и фг). трансформатор должен быть особенно хорошо сбалансирован. Как правило, для этого нужен дорогой трансформатор с бифнлярной обмоткой.

На рис. 11.4,6 показан пример с использованием мощного операционного усилителя или гибридного модуля мощного усилителя. Необходимо, чтобы усилитель имел дифференциальный двухтактный выход. Однако этот способ не пользуется популярностью, потому что большая часть модулей и интегральных схем мощных операционных усилителей или представляет собой видеоусилители, которые стоят дорого, или рассеивает слишком большую мощность, которая теряется впустую. В любом случае с этими усилителями не так-то просто справиться в реальных схемах.

На рис. 11.4,6 показано, как для получения сигналов из обычной последовательности прямоугольных импульсов используется <-триггер, имеющий пару дополняющих входов. Пара операционных усилителей выполняет роль буферов для развязки.

Метод, основанный на использовании биквадратурного (т.е. 2-90°) сдвига по фазе, иллюстрируется рис. 11.4, г. Сигнал с фазой 0° получают после прохождения сигнала источника через буферный усилитель с единичным коэффициентом усиления, а сигнал с фазой 180° -после прохождения сигнала источника через два последовательно соединенных интегратора. Последние представляют собой обычные интегрирующие операционные усилители, каждый из них дает сдвиг фазы на 90°, поэтому полный сдвиг фазы составляет 180°. Этот метод довольно популярен, так как позволяет, не прибегая к дорогим и громоздким трансформаторам, использовать для возбуждения синусоидальный сигнал.

Рис. 11.4,(5 иллюстрирует последний метод. Здесь используются три операционных усилителя, соединенных как компараторы, производящие сравнение с потенциалом земли. В компараторе Yi форма сигнала может изменяться, так что можно получить или синусоидальные, или прямоугольные сигналы.

Если на выходе нужно получить нулевое напряжение, то на дифференциальном входе компаратора должно действовать также нулевое напряжение. Поскольку один вход каждого из компараторов заземлен, условие выполняется только в тех случаях, когда входной сигнал пересекает нулевую ось. Когда амплитуда сигнала превышает несколько милливольт, схема входит в режим насыщения и напряжение на выходе становится равным одному из значений напряжения питания: Vcc или Vee. Опера-

13* 195