Схема с диодным мостом
Эта схема интересна тем, что может сразу выдавать постоянное напряжение для измерения. Схема выполняется в соответствии с рисунком 3.6.
Рисунок 3.6 - Схема с диодным мостом
Емкости C1 и С2 подсоединены к источнику переменного напряжения с помощью четырех диодов D1, D2, D3, и D4 и двух дополнительных конденсаторов Сс (Сс > C1, C2). В каждом полупериоде переменного напряжения открывается соответствующая пара диодов (D1, D4 или D2, и D3). При этом каждый из конденсаторов Сс соединяется последовательно то с емкостью C1, то с емкостью С2. При неравенстве емкостей C1 и С2 токи через конденсаторы Сс, текущие в положительном и отрицательном направлениях, будут не равны между собой. Вследствие этого на конденсаторах появится постоянное напряжение, которое и является выходным.
Перейдем к упрощенному рассмотрению работы схемы. Предположим, что диоды D1, D2, D3, и D4 идеальны (падение напряжения на диодах ud = 0). Конденсаторы Сс заряжаются, из соображений симметрии, до равных и противоположных по знаку напряжений +uc и -uc соответственно.
Во время положительной полуволны источника с амплитудой Es конденсатор C1 заряжается через D1 до напряжения uc1 = Es + uc, а конденсатор C2 заряжается через D4 до напряжения uc2 = Es – uc.
Во время отрицательной полуволны с амплитудой –Es конденсатор C1 заряжается через D2 до напряжения u’c1 = –Es – uc, а конденсатор C2 заряжается через D3 до напряжения u’c2 = –Es + uc.
В течение полного периода колебаний заряд ∆Qc, отдаваемый в емкость Сc, в среднем нулевой: ∆Qc = 0; он является суммой зарядов ∆Q1 и ∆Q2, отдаваемых С1 и C2:
,
где , .
Отсюда получаем зависимость:
либо для измеряемого напряжения:
.
Более строгие вычисления, учитывающие падение напряжения на четырех диодах (по предположению равные) и потенциометрическое деление напряжения источника величинами Сс и С1, C2, приводят к более точному выражению для измеряемого напряжения:
.
Возможная нестабильность выходного напряжения определяется неидентичностью падения напряжения на диодах, поэтому диоды должны тщательно подбираться. Чтобы избежать шунтирования емкостей датчика паразитными емкостями, диодная сборка помещается в корпус датчика. Неравенство паразитных емкостей проводов приводит к изменению переменной составляющей напряжения на выходе; на постоянную составляющую напряжения эти емкости не влияют.
Емкости двух конденсаторов C1 и С2 могут играть различные роли, а именно:
- C1 – постоянный конденсатор, а емкостный датчик С2 = C1 + ∆C или наоборот;
- дифференциальный конденсатор, в котором и .
Дата добавления: 2017-01-16; просмотров: 1165;