|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы Когда в вышеприведенное уравнение подставляются максимальные значения входных и выходных напряжений, желательно иметь K = 0,1. На следующем этапе требуется определить реальные номиналы элементов схемы, требуемые для установки постоянной коэффициента передачи. При этом коэффициент передачи обычно устанавливается несколько ниже 0,1, а затем точно настраивается с помощью регулирующего масштабирующий коэффициент резистора. Далее требуемые значения коэффициентов Км и Ка подставляются в уравнения (2.19) и (2.20), по которым и рассчитываются номиналы резисторов. Пусть Rx = 30 кОм, Км » 0,01 и Ка « Ю, тогда Ry = 62 кОм, Rf = = 300 кОм, Ri = 24 кОм. Затем рассчитанная схема макетируется и подстраивается следующим образом: 1. Подключить оба входа к О В и, используя регулировку выходного смещения, установить его равным О В. 2. Подать напряжение двойной амплитуды 20 В и частотой 50 Гц на вход X и О В на вход Y. Подстроить смещение входа Y с помощью регулировки минимального размаха выходного сигнала. 3. Подать напряжение двойной амплитуды 20 В на вход У и О В на вход X. Подстроить смещение входа X с помощью регулировки минимального раз-иаха выходного сигнала. 4. Повторить этап 1. 5. Подать напряжение +10 В на оба входа и отрегулировать масштабирующий коэффициент для обеспечения Уеы.ч = +10 В. Этот этап можно повторить и с -другими значениями амплитуд и полярностей входных напряжений, что позволяет оптимизировать точность функционирования перемножителя во всем диапазоне входных напряжений либо в определенной его части. Необходимо отметить, что с помощью простого объединения входов X и У между собой приведенную на рис. 2.5 схему можно легко преобразовать для реализации функции возведения в квадрат или удвоения частоты. В приведенной структуре реализация функции возведения в квадрат достаточно очевидна, а для понимания принципа удвоения частоты необходимо рассмотреть следующее тригонометрическое тождество: со5Лсо5В = [со5(Л + В)-4-со5(Л-Б)]/2. (2.22) Следовательно, когда объединяются два входных сигнала и А= В, выходной сигнал состоит из компоненты удвоенной частоты и постоянного тока. Пример 2.2. Расчет ваттметра на основе перемножителя. Требуется спроектировать ваттметр для измерения мощности громкоговорителя на 8 Ом. Предположим, что усилитель имеет пиковую мощность выходного сигнала 100 Вт, а перемножитель характеризуется фиксированной постоянной коэффициента передачи 0,1 и имеет динамический диапазон входного сигнала ±10 В. Решение. Структурная схема данного ваттметра приведена на рис. 2.5. Его функция заключается в перемножении напряжения на нагрузке и тока через нее. Для измерения тока через нагрузку используется резистор-датчик Rs, номинал которого выбран намного меньше, чем Rl. Следовательно, падение напряжения и рассеиваемая мощность на резисторе Rs пренебрежимо малы. На первом этапе реализации этой схемы необходимо промасштабиро-вать входные сигналы, г. е. привести их значения в соответствие с динами- ческим диапазоном используемого перемножителя. Поскольку - PR = = 800, £ « 28 В и Я = P/i? = 12,5, тогда I = 3,5 А. Выходное напряжение перемножителя необходимо сначала промасштаби-ровать с помощью деления значения максимального входного сигнала пере-миожителя на максимальное выходное напряжение усилителя. Затем в делителе необходимо выбирать резисторы, номиналы которых велики относительно Rl, так что можно пренебречь рассеиваемой в них мощностью. Следовательно, RiKRi + R2) = 10/28. Если выбрать номиналы резисторов Ri и R2 соответственно 10 и 18 кОм, то рассеиваемая в них мощность составит приблизительно 0,03 % рассеиваемой в нагрузке мощности.  Рис. 2.6. Структурная схема ваттметра. Vx = 1вх, Vr = Rsh, Рвах • = VsJlRs/K. 18 нОм  Рис. 2.7. Схема ваттметра для примера 2.2. На следующем этапе необходимо преобразовать токочувствительное напряжение в совместимый входной уровень. При этом масштабирующий коэффициент определяется путем деления максимального выходного сигнала умно--жителя на максимальное падение напряжения иа резисторе-датчике (где Rs - 0,1 Ом). Следовательно, масштабирующий коэффициент равен 10/0,35= 1= 28,6. Поскольку полученное значение этого масштабирующего коэффициента больше единицы, в схему необходимо включить усилитель. На рис. 2.7 приведено реальное исполнение данной схемы. Использование резистора-датчика с номиналом 0,1 Ом приводит к снижению выходного напряжения на 1,25 %. 2.1 Д. Модуляторы При реализации на четырехквадрантном перемножителе арифметических операций основное значение придается обеспечению линейности для обоих входов. Однако существует много других его применений, а именно модуляторы или смесители, где линейная операция характерна только для одного из входов. В этом случае на один вход подается несущее колебание, а на другой - модулирующее. При этом требуется линейная характеристика  Рис. 2.8. Формы сигналов моду я-тора: на малосигнальном входе (а); на модулирующем входе большого уровня (б); на выходе (в). только по входу модулирующего колебания, поскольку несущее колебание обычно представляет собой сигнал переменного тока постоянной амплитуды; в частности, это может быть прямоугольное колебание. Характерный пример приведен на рис. 2.8. На рис. 2.8, а изображена форма сигнала на модулирующем входе, на рис. 2.8,6 - форма сигнала несущего колебания. Форма выходного сигнала модулятора показана на рис. 2.8, в. Сигнал большого уровня «входа несущего колебания», по существу, используется для реализации попеременного умножения сигнала на модулирующем входе на +1 и -1. Спектральный состав выходного сигнала можно легко получить исходя из модулирующего сигнала FmW-ImCOsCo/) (2.23) и сигнала несущего колебания Ус (О = (4/я) [cos (йсО + (1/3) cos (ЗсосО + + (1/5) cos (5(ОсО+...+(!/«) cos (мосО]. (2.24) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 [ 23 ] 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 |