Снос зданий:
ecosnos.ru
Главная  Промышленные интегральные схемы 

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

нием по номиналу ±1%. Схема на рис. 9.8 обеспечивает устойчивую работу в диапазоне выходных напряжений от 0,1 до 2 В при коэффициенте гармоник от 0,1 до 0,18%. Уход частоты за девять часов непрерывной работы составил на частотах 1690, 4750 и 8000 Гц соответственно 1, 4 и 14 Гц.

9.2. Синхронные детекторы и квадраторы

Как известно [15], синхронный детектор используется не только для выпрямления сигнала, но и для получения дополнительной селекции. В синхронном детекторе приемника сигналов AM или ОБП используется его свойство подавлять составляющие с частотами, отличающимися от частоты опорного напряжения на величину, равную полосе пропускания ФНЧ, стоящего за детектором.

В отличие от этих схем, в схеме магнитометра используется свойство подавлять некоторые составляющие с частотами, кратными опорному напряжению, либо с частотой, равной опорному напряжению, но сдвинутой по фазе на 90° (квадратурной составляющей).

Таким образом, во всех случаях отличительной особенностью синхронного детектора является его свойство осуществлять селекцию по отношению к частоте опорного сигнала, поэтому если частоты измеряемого и опорного сигналов будут жестко связанными (как это имеет место в наших случаях), то селективные свойства не будут зависеть от нестабильности местного генератора.

Наиболее просто сии- & хронный детектор реализуется при использовании перемножителя (см. гл. 2), однако в случае магнитометра выходным сигналом является постоянный ток, а опорное напряжение имеет форму прямоугольных импульсов, поэтому схема синхронного детектора может быть выполнена на ИС ключей

типа 1КТ011, как показано на рис. 9.9. В отличие от схемы на перемнфкителе, схема на ключах не требует балансировки источника питания RC-цепъ в данном случае используется для интегрирования прошедших через ключи сигналов.

Максимальный ток коммутации для ключей 1КТ011 составляет 10 мА. Так как коэффициент усиления по току (р,) в режиме насыщения транзисторов ключа равен 2-3, то ток в цепи управления должен быть равным 3 мА, или при i?i=ii?2=510 Ом, на-


Рис. 9.9. Синхронный детектор на ИС ключей



пряжение управления - 1,5 В. Учитывая, что за синхронным детектором следует усилитель постоянного тока на ОУ, в котором легко реализовать ФНЧ с большой постоянной времени, на выходе синхронного детектора можно ограничиться iC-цепью с R = = 1 кОм и С= 1 мкФ, т. е. т= 1 мс.

Синхронный детектор в приборе для оценки нелинейных свойств радиоприемных устройств выполнен на ИС перемножителя К140МА1 (см. рис. 9.10). На вход 9 подается усиленный сигнал, в котором подавлены составляющие полезного сигнала

к УПТ


Опзрный сигнал /,y

Рнс. 9.10. Синхронный детектор на ИС К140МА1

(1000 Гц) и присутствуют составляющие перекрестных искажений (400 Гц). На вход 3 подается опорный сигнал прямоугольной формы с частотой 400 Гц. Это напряжение получено путем ограничения сигнала генератора, являющегося источником модуляции перекрестной помехи. Опорное напряжение предварительно сдвигают по фазе для того, чтобы сделать его синфазным с составляющими перекрестной помехи, прошедшими через избирательные цепи приемника и измерительного устройства.

Этот пример показывает, что универсальные ИС позволяют довольно просто проектировать узлы, которые до появления ИС считались достаточно сложными и трудными в настройке. При этом достигаются высокие электрические параметры. В данном случае это относится к селективным свойствам схемы, которые определяются ,/?С-цепями в нагрузке (1,23 кОм и 500 мкФ), что эквивалентно прохождению входного сигнала (400 Гц) через контур с полосой пропускания, равной долям герц.

Во многих измерительных системах различные продукты искажений суммируются по квадратичному закону. Именно так определяются коэффициент гармоник и коэффициент интермодуляционных искажений [57]. По этому же закону суммируются продукты искажений в устройстве для интегрального контроля радиоприемников. Для этого в структурную схему устройства вводятся квадраторы, преобразующие сигналы t/iCOsQ и б^гСОзШ в сигнал, пропорциональный {U\--V) . Для реализации этой функции необходимо продетектировать оба сигнала, опреде-122



лить их разность и возвести ее в квадрат. Возведение в квадрат с одновременным вычитанием проще всего осуществлять с помощью квадратора, например ИС К140МА1, соединив друг с другом оба дифференциальных входа. Тем не менее в описываемом устройстве не удалось применить эту ИС из-за ее малого динамического диапазона.

Приемлемые результаты позволила получить схема квадратора на рис. 9.11, где на ОУ1 и ОУ2 выполнены детекторы, на ОУ3- схема вычитания, на ОУ4 - усилитель-ограничитель. Для возведения в квадрат используется термопреобразователь ТВБ-4.

UjCosQt


4jK VlCOsQt

Рис. 9 11. Схема квадратора

В диапазоне входных сигналов 0,2-1 В погрещность квадратичного закона в схеме не превышает ±1%, при уменьшении напряжений до 30 мВ погрешность увеличивается до ±5%.

9.3, Усилители в измерительных устройствах

В усилительном тракте магнитометра, где детекторная цепь выполнена в виде избирательного синхронного детектора, который не подавляет шестую гармонику, цепь селекции усилителя должна обеспечить подавление составляющих сигнала шестой (120 кГц) и более высоких гармоник. Выполнить это условие можн® различными способами, например, используя мостовой фильтр на ОУ или сочетание фильтра нижних частот на одном ОУ, или единичном усилителе с масштабным усилителем (см. гл. 4). Удовлетворительные результаты дает также схема масштабного усилителя, параллельно сопротивлению J?o которого включена <i?C-nenb (рис. 9.12). Одно из основных требований, предъявляемых к избирательному усилителю в схеме магнито-



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