Prostowniki operacyjne
Prostownik operacyjny realizuje zaleno
Uwy = K řUwe ř
Zwykle wzmocnienie jest realizowane przez odrbne ukady i std K = 1 lub K = - 1.
Podstawowym zastosowaniem prostowników s ukady pomiaru napi przemiennych. Bd realizacji zaoonej charakterystyki okrela jako prostownika.
Najprostszy ukad obarczony jest bdem statycznym wynikajcym ze spadku napicia na diodzie w kierunku przewodzenia. Zakres przenoszonych czstotliwoci jest szeroki i ograniczony raczej przez wtórnik, ni przez diod. Jeeli równolegle do rezystora R wczymy kondensator, to ukad staje si prostownikiem szczytowym dla czstotliwoci
przy których ttnienia napicia na dwójniku RC s pomijalnie mae. Zakres czstotliwoci pracy wynika tu przede wszystkim z parametrów dynamicznych diody i dochodzi do kilku MHz. Bd statyczny mona w znacznym stopniu wyeliminowa wczajc diod kompensujc spadek napicia na wejciowej diodzie D1.
Napicia na obu wejciach wzmacniacza s sobie równe, co wynika z zasady dziaania wzmacniacza operacyjnego. Mamy wic
Uwem - UD1 = Uwy - UD2
gdzie
Uwem - warto maksymalna napicia wejciowego przemiennego
UD1, UD2 - spadki napicia na diodach D1 i D2 w stanie przewodzenia
Uwy - warto napicia wyjciowego staego.
Uwy = Uwem - UD1 + UD2 " Uwem
Bd kompensacji w tym ukadzie wie si z rónic w charakterze przewodzenia obu diod :
- dioda D1 przewodzi prd krótkimi impulsami o czstotliwoci Uwe
- dioda D2 przewodzi prd w sposób cigy.
Bd ten jest wyeliminowany w ukadzie przedstawionym niej
Rezystory R11 i R12 su do wstpnej polaryzacji diod i pyncy przez nie prd nie przekracza kilku A. Wartoci pojemnoci C1 i C dobiera si ze wzgldu na dopuszczaln warto C11 C12 napicia ttnie przy minimalnej czstotliwoci pracy. Mamy :
UA = U" 1 = U+ 1 = Uwem - UD 1
UB = U" 2 = U+ 2 = Uwem - (UD 2 + UD 3)
Z poczenia rezystorów w obwodzie wyjciowym wynika, e
2 (Uwem - UD1) = Uwy + Uwem - (UD 2 + UD 3)
Uwy = Uwem - (2 UD 1 - UD 2 - UD 3) " Uwem
Wszystkie diody w tym ukadzie przewodz te same impulsy prdu a wic kompensacja spadku napicia jest znacznie lepsza.
Jeeli przebieg Uwe jest odksztacony albo w ogóle niesinusoidalny to niezbdna jest realizacja zalenoci Uwy = řUweřw moliwie szerokim zakresie czstotliwoci. Zaleno t mona take zrealizowa w ukadzie z kompensacj spadków napicia na diodach jak w ukadzie obok z równymi rezystorami R11 - R12 i diodami D11 - D13 o identycznych charakterystykach.
Przy Uwe > 0 przewodzi dioda D11, U+ > 0
Uwy > 0 (D12 nie przewodzi). Napicie wyjciowe jest podawane na We przez nieliniowy dzielnik D13, R15, R14 taki sam jak dzielnik D11, R11, R12 przez który Uwe jest podawane na We+ wzmacniacza. Uwy przyjmuje tak warto, by byo U" = U+ i std Uwy = Uwe > 0.
Przy Uwe < 0 D11 nie przewodzi i U+ = 0. D12 przewodzi i wraz z R13 stanowi taki sam dwójnik nieliniowy jak wczony w obwód sprzenia dwójnik D13, R15.
Std Uwy = - Uwe > 0. U" = 0 i wobec tego przez R14 nie pynie prd.
Ukad jest prosty ale ma istotn wad. Przy Uwe bliskich zeru przewodzenie diod D12 i D11 jest sabe i o dokadnoci realizacji zalenoci Uwy = řUweř decyduj pasoytnicze parametry ukadu. Na to by byo Uwy " 0 musi zamkn si obwód sprzenia zwrotnego przez D13 czyli prd wejciowy wzmacniacza musi polaryzowa t diod w kierunku przewodzenia, a ponadto znak napicia niezrównowaenia powinien dawa Uwy > 0.
Moliwa jest realizacja prostownika operacyjnego o bdzie statycznym porównywalnym z bdem wzmacniacza proporcjonalnego (a wic poniej 0,1 %) przy czym jedynym wymaganiem stawianym diodom jest to, by prd wsteczny by moliwie may. Podstawow ide przedstawiono niej.
Przy Uwe>0 przewodzi D2 (D1 nie przewodzi UA=0) i na to, by U"=0 musi by UB = - Uwe<0 (std UC = - Uwe - UD2). Przy Uwe<0 przewodzi D1 (D2 nie przewodzi i UB=0). Na to by U"=0 musi by UA = - Uwe > 0 (std UC = - Uwe + UD1).
Ukad stanowi wic zespó dwu prostowników jednopoówkowych o duej dokadnoci statycznej. Od punktów A i B mona wcza obcienie rezystancyjne do masy nie powodujc dodatkowego bldu.
Przy przejciu Uwe przez zero UC zmienia si skokowo o podwójny spadek napicia na diodzie co wymaga okrelonego czasu poniewa stromo zmian napicia na wyjciu wzmacniacza jest ograniczona. Ukad bdzie mia wic bd dynamiczny rosncy ze wzrostem czstotliwoci napicia wejciowego.
Przedstawiony wyej ukad, którego podstawow cech jest przesunicie diod z obwodu sygnau do wyjcia wzmacniacza i tym samym eliminacja wpywu ich charakterystyk, stanowi podstaw do budowy szeregu bardziej zoonych rozwiza o wyszych parametrach.
Jest to najprostszy ukad prostownika dwupoówkowego R11 = R12 = R13 = R14 = R15 = R1
Przy Uwe > 0 D2 nie przewodzi (U+ 2 = 0) przewodzi D1 i ukad stanowi waciwie szeregowe poczenie dwu inwerterów, wic Uwy = Uwe. Przy Uwe < 0 przewodzi D2 (D1 nie przewodzi) i schemat nastpny ukladu mona przedstawi nastpujco :
Prd sprzenia zwrotnego dopywa do wejcia wzmacniacza 1 przez dwa rezystory i mamy :
i UA=-2/3Uwe
Wzmacniacz 2 pracuje jako napiciowy wzmacniajc napicie UA
Ukad przedstawiony poniej przeksztaca napicie wejciowe w proporcjonalne napicie stae.
R11 = R12 = R13 = R14 = R15
R2 = 1.11 R1
R2 C1 >> 1 / 2 f min
Przy Uwe < 0 przewodzi D2 (D1 nie przewodzi) i UA = 0. Do wejcia wzmacniacza 2 dopywa prd od wejcia przez R15 i napicie wyjciowe
Przy sinusoidalnej fali napicia wejciowego na wyjciu otrzymujemy napicie stae liczbowo równe wartoci skutecznej napicia na wejciu.
Przy Uwe > 0 przewodzi D1 i UA = - Uwe. Prd dopywajcy do wejcia wzmacniacza 2
ma warto t sam co poprzednio i
Uwy = + 1,11 Uwe r = Uwe sk
Ukad przedstawiony poniej nie obcia róda sygnau co jest istotn zalet przy ródach o duej rezystancji wewntrznej.
Realizowana funkcja Uwy = 2 řUweř
przy R11 = R12 = R1 R2 = 2 R1
Przy Uwe > 0 przewodzi D1, D2 jest spolaryzowana wstecznie i wzmacniacz 1 pracuje jako napiciowy o wspóczynniku wzmocnienia 2.
Wzmacniacz 2 odwraca faz i std UB < 0 a poniewa sprzenia zamyka si przez D4 wic UB = - UD 4. D3 jest spolaryzowana wstecznie i nie przewodzi.
Przy Uwe < 0 przewodzi D2, na rezystorze R11 odkada si Uwe i
UA = Uwe - UD 2
Wzmacniacz 2 odwraca faz i UB < 0. D4 nie przewodzi, D3 przewodzi i na to by ukad mia symetryczn charakterystyk musi by R2 = 2R1
wówczas
W ukadzie nastpuje jednoczenie zmiana przewodzenia diod w obu wzmacniaczach mona wic spodziewa si wikszego ograniczenia pasma przenoszonych czstotliwoci, ni w pozostaych.
Prostowniki operacyjne (zasilanie ± 15 V)
Dla wszystkich ukadów naley :
Pomierzy charakterystyki statyczne Uwy = f (Uwe) przy prdzie staym zwracajc szczególn uwag na prac ukadu przy Uwe wokó zera (obserwacja na oscyloskopie).
Wykreli charakterystyki bdu bezwzgldnego w zalenoci od napicia wejciowego.
Zaobserwowa procesy przeczania podajc na wejcie napicie przemienne w granicach kilkudziesiciu mV (nie dotyczy prostowników wartoci szczytowej).
Okreli zaleno bdu od czstotliwoci
- w zakresie niskich czstotliwoci
- w zakresie wysokich czstotliwoci
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
E 26 - Prostowniki i stabilizatory napiecia, Prawie wszystkie układy elektroniczne, począwszy od pro
2014 07 22 Z dachu prosto na operacjÄ™
Prostowanie
Systemy operacyjne
Blok operacyjny zasady postÄTpowania , wyglÄ d
Wykład 1 inżynierskie Wprowadzenie do zarządzania operacyjnego
Zabieg operacyjny zaburzenia homeostazy
Planowanie strategiczne i operac Konferencja AWF 18 X 07
2 Prostowniki niesterowane
leczenie operacyjne
4 Operacje na Plikach ppt
4 Operacje ginekologiczne
Zarzadzanie operacyjne 5
W7 WZNACNIACZ OPERACYJNY RZECZYWISTY
Opieka nad pacjentem po znieczuleniu i operacji
4 operacje na zmiennych I
rzutowanie prostokatne
więcej podobnych podstron