Амплитудные детекторы

АД предназначены для запоминания экстремальных значений входных сигналов. АД выполняются на основе ОУ по однокаскадной или двухкаскадной схеме.

Назначение элементов:

R1 − создаёт цепь ООС, а так же ограничивает входной ток DA1 в переходных режимах.

DA1 − ОУ, обеспечивает необходимую линейность статической характеристики АД при наличии нелинейного элемента − диода VD1 в прямой цепи.

VD1 − исключает разряд запоминающего конденсатора C1 через источник заряда DA1.

VD2 − используется при входном сигнале переменного тока и обеспечивает надёжное его выпрямление.

С1 − запоминающий конденсатор, обеспечивает запоминание экстремального значения входного сигнала.

К1 − ключ для сброса заряда С1 в конце цикла хранения, путём подачи сигнала U_c.

DA2 − буферный каскад − является повторителем напряжения с большим R_вх, согласует АД с нагрузкой R_н и исключает разряд С1 через неё. Принципиально, данную схему можно заменить на:

Однако при подключении R_н, С1 разряжается через R_н и «забывает» запомненное значение.

При возрастании входного сигнала (первая полуволна синусоиды) АД непрерывно отслеживает (повторяет) входной сигнал за счёт непрерывного заряда конденсатора С1 через открытый VD1. Когда U_вх достигнет амплитудного значения и несколько уменьшится, напряжение на С1 станет больше чем U_вых ОУ DA1 и диод VD1 закроется и заряд на С1 сохраняется до следующего периода входного сигнала. Далее С1 подзаряжается до четвёртой амплитуды входного сигнала и после этого U_вых.m=U_вх.m4 сохраняется на интервале наблюдения (регистрации).

Переход АД в режим хранения происходит автоматически, при смене знака производной .

Все статические сдвиги напряжений прямой цепи (U_см, U_пр, U_см2) компенсируются за счёт глубокой ООС. 1+k_uk_ос≈k_u. Кроме этого, увеличивается быстродействие АД в режиме слежения.

При необходимости усиления входного сигнала в схему вводят R2. Погрешность АД в режиме хранения определяется степенью разряда С1. Разряд С1 может происходить по следующим цепям: через VD1 (r_обр ≈ 1МОм); через разомкнутый ключ К1 (r_разомк ≈ 1МОм); через вход DA2 (r_вх.с.ф. ≈ 100 МОм); через себя (r_утечки ≈ 1000 МОм). Наибольшим из этих сопротивлений является r_утечки, влиянием которого можно пренебречь. Также можно пренебречь r_вх.с.ф., значит:

Быстродействие АД определяется постоянной времени заряда τ_зар при отслеживании входного сигнала. При этом заряд происходит через сопротивление R_вых.DA1 и r_пр.VD1. На быстродействие АД влияет также глубина ООС. Для увеличения быстродействия ёмкость С1 необходимо уменьшать, а для повышения точности ёмкость С1 необходимо увеличивать, следовательно, необходимо решать задачу оптимизации.

10. Устройство выборки − хранения (УВХ)

УВХ относится к элементам аналоговой памяти. Оно хранит в течение заданного времени мгновенное значение входного сигнала U_вх, выбранное в заданный момент времени. УВХ имеет два режима работы:

1) выборка информации;

2) хранение;

В режиме выборки УВХ следит за изменением входного сигнала U_вх и отражает эти изменения на выходе. При переходе в режим хранения, который обусловлен сигналом управления U_y. УВХ запоминает текущее значение входного сигнала и хранит его до подачи следующего сигнала и хранит его до подачи следующего сигнала выборки (управления).

УВХ применяется в измерительно − преобразовательной технике для преобразования импульсного напряжения в постоянное напряжение; в схемах быстродействующих фильтров низких частот и др.

В настоящее время УВХ выпускается в виде ИМС КР1100СК2.