Рассчитаем коэффициент заполнения
. , (4)где
– длительность импульса, равная - период, равныйf – частота напряжения возбуждения сельсинов, равная 50 Гц,
,где U1 – напряжение снимаемое после схемы сдвига, численно равное
сПодставив все значения в (4), получим:
На компаратор приходит два сигнала. На неинвертирующий вход компаратора подают входной сигнал
, равный 0,68 В. Сигнал, идущий на инвертирующий вход компаратора необходимо «раскачать» до величины максимального значения входного сигнала и сместить одним суммирующим усилителем в положительную область, а другим в отрицательную. Вот для этого нам и нужна схема сдвига уровня. Схема основана на суммирующем усилителе, для которого организуется смещение от источника постоянного напряжения U = 2 В. Выходное напряжение суммирующего усилителя определяется по формуле: ,где
– напряжение, подаваемое на первый вход суммирующего усилителя с выхода повторителя напряжения, - напряжение, подаваемое на второй вход суммирующего усилителя от источника постоянного напряжения, - коэффициент усиления напряжения с первого входа, - коэффициент усиления напряжения со второго входа.В нашем случае
, , а на выходе мы должны получить . Примем значение первого коэффициента усиления , после этого найдем значение из выражения . Подставив значения, получим: .Рассчитаем значения резисторов по формулам:
Примем значение резистора
КОм, тогда КОм, а КОм. Значения резисторов и равны значениям резисторов и соответственно.Усилители выберем на микросхемах К140УД7, справочные данные которых приведены в таблице 7.
Таблица 7
Обозначение | Тип | UПИТ, В | Ток питания, мА | UВЫХ, В |
DA9 | К140УД7 | 5–20 | 3 | 11 |
DA10 | К140УД7 | 5–20 | 3 | 11 |
Справочные данные на резисторы приведены в таблице 8:
Таблица 8
Обозначение | Тип | Сопротивление, кОм | Отклонение, % | Мощность, Вт |
R17 | С2–33H | 4,3 | 5 | 0,125 |
R18 | C2–33H | 4,3 | 5 | 0,125 |
R19 | С2–33H | 22 | 5 | 0,125 |
R22 | C2–33H | 4,3 | 5 | 0,125 |
R24 | C2–33H | 22 | 5 | 0,125 |
R20 | С2–33H | 4,3 | 5 | 0,125 |
Блок №4: Фазочувствительный выпрямитель
Для того чтобы извлечь низкочастотный сигнал из модулированного колебания нельзя воспользоваться фильтрами, так как низкочастотный сигнал входит в состав модулированного колебания не как слагаемое, а как сомножитель. Нелинейное преобразование модулированного колебания, используемое для получения низкочастотного сигнала, реализуется в демодуляторах. В системах управления в качестве демодуляторов применяются выпрямители, у которых полярность выходного напряжения должна зависеть от фазы, а величина от амплитуды входного напряжения. Такие демодуляторы называются фазочувствительными выпрямителями (ФЧВ). ФЧВ представляет собой управляемый двухполупериодный выпрямитель, схема которого представлена на рисунке 13.
Рисунок 13
ФЧВ имеют два входа: сигнальный и управляющий (коммутирующий). Если на сигнальный вход подано гармоническое переменное напряжение
, а на управляющий – напряжение той же частоты , то напряжение на выходе выпрямителя определяется соотношением:где
– постоянный коэффициент; - фазовый сдвиг между напряжениями и .Рисунок 14
На первой временной диаграмме показан входной амплитудно-модулированный сигнал. Огибающая показана пунктиром. На второй временной диаграмме показан выходной сигнал ФЧВ, представляющий собой выпрямленное напряжение, меняющее полярность при смене фазы входного сигнала на 180 градусов. Ключ работает синхронно с входным сигналом. Если возникает фазовый сдвиг между входным сигналом и сигналом управления ключом, то среднее значение выпрямленного сигнала уменьшается. При сдвиге на 90 градусов среднее значение становится равным нулю.
Состояние ключа определяет работу схемы. Рассмотрим два варианта:
1. Ключ замкнут. На не инвертирующем входе усилителя формируется ноль, при этом ток через резистор
отсутствует. Схема работает как инвертирующий усилитель. Выходной сигнал определяется по формуле:2. Ключ разомкнут. Сигнал идёт на не инвертирующий вход. При этом напряжение
. Через резистор тока нет, и усилитель работает как неинвертирующий.Для того чтобы коэффициенты передачи в обоих случаях были одинаковыми необходимо выполнить условие:
Недостаток схемы: различное входное сопротивление при замкнутом и разомкнутом состояниях ключа (либо равно бесконечности, либо
).В нашем случае фазочувствительный выпрямитель будет работать как повторитель, поэтому в схему не будем включать резистор
. Из этого также следует, что резистор . Примем их равными 10 КОм.