|
Прибор и шунтирующий его по
переменному току вспомогательный конденсатор С
не оказывают замет-ного влияния на нагрузку детектора – RС - цепь и на его работу, поэтому Jo= Uо/R. Резистор R необходим для разряда конденсатора С. При отсут-ствии R, т. е. R = 
, напряжение на С, измеряемое далее цифровым вольт-метром, установившееся при данном значении амплитуды входного на-пряжения, не изменится при любом меньшем ее значении. Параметры элементов детектора выбираются исходя из следующего. Для быстрого заряда емкости С постоянная времени цепи заряда берется малой по сравнению с самым коротким пе-риодом входного напряжения, т. е. на самой высокой частоте. Емкость заряжается через открытый диод с сопротивлением Ri, сопротивление источника входного напряжения считается равным нулю, отсюда 
= RiC < Tмин = 1/fмакс. Напряжение на конденсаторе, точнее, на нагрузке, не должно существенно уменьшаться за время его разряда через R, поэтому 
= RС >> Tмакс=1/fмин. Отсюда с учетом малости сопротивления емкости С на частоте входного напряжения нагрузка детектора является фильтром нижних частот. Поэтому переменное входное напряжение практически прикладывается к диоду, на нагрузке выделяется его незначитель-ная часть. Работа детектора поясняется с помощью эпюр напряжений и токов в нем. При гармоническом входном напряжении (рис. 27,а) с момента t = 0 во время положительной полуволны емкость С быстро заряжается от источника входного напряжения через прямое сопротивление открытого диода Ri. Процесс заряда идет до момента t , пока изменяющееся входное напряжение, убывая, не станет равным напряжению на емкости Uc. Далее входное напряжение становится меньше Uc, диод закрывается, с момента t начинается медленный разряд емкости через сопротивление нагрузки R, Uc уменьшается по экспоненциальному закону с постоянной времени RС. В момент времени t , когда Uвх начинает превышать Uc, емкость заряжается до более высокого напряжения, затем с момента t
снова медленно разряжается.
В результате через несколько периодов возникает установившийся режим, когда на емкости и нагрузке постоянное напряжение Uо становится практически равным амплитудному значению Е. Фактически подзаряд и небольшой разряд остаются и в установившемся режиме, но при правильном
выборе параметров отличие Uо от Е пренебрежимо мало по сравнению с другими погрешностями измерения даже на самой низкой частоте. Импульсы тока заряда (рис. 27,б) в процессе установления уменьшаются по амплитуде и длительности, и угол отсечки 
принимает значение = =
. Таким образом, в рассмотренном случае будет измерена амплитуда Е положительной полуволны входного напряжения. Аналогичным образом работает детектор при входном напряжении сложной произвольной формы, когда оно содержит пере-менную и постоянную составляю-щую или только постоянную состав-
ляющую, если она положительна (рис. 27, в, г,д). Если же входное напряжение отрицательно (рис. 27,е), то диод останется закрытым, заряда емкости не будет, напряжение на ней и выходное напряжение детектора равно нулю. Последовательный пиковый детектор называют детектором с открытым входом, его вход открыт для постоянной составляющей. Если в детекторе (рис. 26) полярность диода изменить на обратную, то заряд емкости будет происходить при отрицательной полуволне входного напряжения, полярность напряжения на емкости и на выходе изменится на обратную, на чисто положительное напряжение детектор реагировать не будет (рис.28,а,б,в). В остальном работа детектора не изменится. Таким образом, в зависимости от полярности диода последовательный пиковый детектор, или пиковый детектор с открытым входом, позволяет измерить амплитуду положительной или отрицательной полуволны всего входного напряжения.
|
/2Rвх (рис. 29). За счет постоянного выходного напряжения детектора, равного Е, на его нагрузке R выделяется мощность P0=Е/R. Пренебрегая потерями в диоде при Ri<<R, можно считать, что вся мощность переменного напряжения преобразуется в мощность постоянного выходного напряжения Рвх = Р0, Е/2Rвх = Е/R, откуда Rвх = R /2.
Обычно в пиковом детекторе R имеет порядок десятков мегом, т. е. детектор имеет высокое входное сопротивление, что является его главным преимуществом перед детектором средневыпрямленных значений и квадратичным детектором.
Схема параллельного пикового детектора приведена на рис. 30. В нем диод и резистор нагрузки R соединены параллельно, емкость С в нагрузку не входит. Как и в последовательном пиковом детекторе, для быстрого заряда и медленного разряда емкости должны выполняться требования: 
= RiC < Tмин=1/fмакс; = RС >> Tмакс=1/fмин.
Как непосредственно следует из схемы детектора (рис. 30), в установившемся режиме результат детектирования - постоянная составляющая выходного напряжения - складывается с учетом полярности из постоянного напряжения ± Uco, до которого зарядится емкость, и постоянной составляющей входного напряжения ± Uo. При этом напряжение Uco прикладывается к выходу в обратной по сравнению с последовательным пиковым детектором полярности. Также в отличие от последовательного детектора переменная составляющая входного напряжения в параллельном детекторе практически полностью передается на выход, так как сопротивление емкости С для нее пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением нагрузки. Поэтому в данном детекторе, кроме полезного посто-янного напряжения, на выходе есть еще мешающее переменное напряжение с равной ему амплитудой. Процесс установления выходного напряжения последовательного и параллельного пиковых детекторов при подаче на их вход гармонического напряжения показан на рис. 31(а, б) соответственно. На прибор магнито-электрической системы мешающее перемен-ное напряжение влияния не оказывает, однако для выделения полезного постоянного напряжения с целью его усиления или, например, измерения цифровым вольтметром и подавления мешающего переменного необходим фильтр нижних частот Rф, Сф, показанный на рис. 30.
При гармоническом входном напряжении (рис.32,а), как и в последовательном пиковом детекторе, емкость С во время положительных полуволн постепенно заряжается через открытый диод до напряжения Uco, практически равного амплитуде входного напряжения Е, причем Uco приложена минусом к нагрузке. Постоянной составляющей входное напряжение не содер-
 |
жит, Uo=0, поэтому постоянная составляющая выходного напряжения детектора состоит только из напряжения на емкости, т. е. Uвых. о=- Е. При входном напряжении сложной формы, содержащем положительную посто-янную составляющую Uo (рис. 32,б), емкость, как и ранее, заряжается до напряжения Uco, прикладываемого минусом к нагрузке. Напряжение на емкости Uco и постоянная составляющая входного напряжения Uo приложены встречно, поэтому постоянная составляющая выходного напряжения детектора равна их разности: Uвых. о = - (Uco – Uo), т. е. равна амплитуде положительной полуволны переменой составляющей входного напряжения.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 |
Основные порталы (построено редакторами)