98378

Линейные и нелинейные преобразователи в приборах

Реферат

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Конверторы сопротивления - это электронные устройства, при включении которых в электрическую цепь создается эффект определенного целенаправленного изменения её сопротивления. Различают конверторы положительного (КПС) и отрицательного (КОС) сопротивлений. КПС обычно применяют для увеличения значений емкостей, резисторов и индуктивностей.

Русский

2015-11-02

253 KB

14 чел.

Министерство образования Российской Федерации

Бийский технологический институт (филиал)

Государственного образовательного учреждения высшего

профессионального образования «Алтайский государственный

технический университет имени И. И. Ползунова»

Кафедра МиСЦОИ

Реферат

Линейные и нелинейные преобразователи в приборах

Выполнили:                                                                                                         студент гр. ИИТ-02                                      Колпаков В.В.

студентка гр. ИИТ-01        Сенькова О.В.      

Руководитель:                                                        

доцент кафедры МиСЦОИ      Сыпин Е.В.

 

Бийск 2004г


ВВЕДЕНИЕ

В приборах широкое применение нашли как линейные, так и нелинейные преобразователи сигналов, которые позволяют производить над ними различные операции: преобразования во времени (задержку сигналов, изменение их длительности), частотные и фазовые (сдвиг фаз, преобразование частоты и спектра), изменение амплитуды (усиление, модуляция), а также более сложные функциональные преобразования (интегрирование, кодирование и декодирование, получение функций свертки, корреляции сигналов и т. д.). [4]. 

ЛИНЕЙНЫЕ  ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ  ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ  СИГНАЛОВ

В линейных преобразователях функциональная зависимость выходной величины от входной линейна. К таким устройствам относятся усилители, преобразователи ток – напряжение и напряжение – ток, конверторы сопротивления, фазосдвигающие устройства, фильтры и т.д.

В линейных преобразователях функции различных усилителей часто выполняют ОУ. При этом ОУ практически всегда охвачены обратной связью того или иного вида. Линейный усилитель постоянного тока показан на рис.1

Рис. 1 Схемы усилителей   постоянного   тока:   не   инвертирующего   входной сигнал   (а),  переменного  напряжения   (б),  с единичным  коэффициентом  усиления (в).

Преобразователь ток—напряжение. В данном преобразователе выходное напряжение пропорционально входному току (рис.2а). ПТН щироко применяют при необходимости передавать сигналы на большие расстояния, когда нестабильное сопротивление линии связи может вызвать существенные погрешности передачи сигналов. Их также часто используют при построении измерительных устройств и отдельных функциональных блоков. Преобразователь напряжение — ток  построен аналогично, только вместо сопротивления ОС включают сопротивление нагрузки (рис.2б).

Рис.  2  Схемы преобразователей ток – напряжение (а);  напряжение – ток (б).

Конверторы сопротивления - это электронные устройства, при включении которых в электрическую цепь создается эффект определенного целенаправленного изменения её сопротивления. Различают конверторы положительного (КПС) и отрицательного (КОС) сопротивлений. КПС обычно применяют для увеличения значений емкостей, резисторов и индуктивностей. КОС обычно применяют тогда, когда требуется скомпенсировать какое-либо сопротивление, например сопротивление линии связи при передаче сигнала на большие расстояния, или активное сопротивление колебательного контура. Эффективность их резко падает при частотах больших десятка кГц из-за дополнительных фазовых сдвигов и влияния емкостей.

Гираторы или инверторы положительного сопротивления – это четырехполюсники, которые в одном направлении передают сигнал без изменения его фазы, а в другом сдвигают её на 180.

Фазосдвигающие устройства – это устройства, применяемые для коррекции сдвига фаз сигнала, а также для получения напряжений, сдвинутых по фазе на определенный угол.

Усилители с избирательными свойствами составляют особую группу линейных преобразователей электрических сигналов. Они выполняют функции фильтров низких и высоких частот, полосовых и режекторных (заграждающих) фильтров. Такие усилители часто называют активными фильтрами. Активные фильтры целесообразно применять на частотах ниже 10—20 кГц, где по сравнению с аналогами на пассивных компонентах они имеют существенные преимущества из-за отсутствия громоздких дорогостоящих индуктивностей, характеристики которых обычно далеки от идеальных [1].

НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ  ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ  СИГНАЛОВ

Нелинейные преобразователи электрических сигналов применяют для преобразования спектра информационных сигналов, создания амплитудных модуляторов и преобразовательных устройств, выполняющих простейшие математические операции. Характеристики нелинейных преобразователей электрических сигналов определяются в основном характеристиками нелинейных элементов, их стабильностью и воспроизводимостью. Коррекция их обычно затруднена, поэтому качество нелинейных преобразователей определяется параметрами нелинейных элементов, которые используют самостоятельно или включают в цепи ОС.

Нелинейные элементы разделяются на резистивные (сопротивления) и индуктивные (индуктивности и емкости). Наиболее распространенными резистивными нелинейными элементами являются полупроводниковые, ламповые и другие приборы, имеющие нелинейную вольт-амперную характеристику. В случае сложного вида ВАХ ее аппроксимируют суммой более простых характеристик.

Одно из самых распространенных применений нелинейных преобразователей – выпрямление переменного тока в источниках питания.

Амплитудная модуляция может осуществляться действием высокочастотного модулирующего напряжения на нелинейный элемент (рис.3), либо на специальный усилитель высокочастотных колебаний, называемый модулируемым усилителем. Модулирующее колебание изменяет положение рабочей точки на вольт-амперной характеристике и в результате изменяется амплитуда несущих колебаний на выходе.


Рис.3  Схема устройства для получения АМ

Детектирование - процесс восстановления модулирующего сигнала, являющийся обратным модуляции.

В результате детектирования АМ сигнала происходит процесс преобразования АМ сигнала в напряжение, соответствующее огибающей сигнала. Амплитудный детектор состоит из нелинейного элемента и НЧФ в качестве нагрузки.

При частотной модуляции (ЧМ) несущая частота имеет постоянную амплитуду. Информация в этом случае заключена в изменении (модулировании) несущей частоты относительно ее среднего значения. Наиболее часто для получения ЧМ колебаний используется прямой способ, заключающийся в непосредственном изменении частоты автогенератора по закону модулирующего сигнала путем соответственного изменения емкости или индуктивности колебательной системы. Устройство, изменяющее частоту автогенератора воздействием на его параметры, называется частотным модулятором. Существует ряд схем частотных модуляторов, использующих в качестве управляемых реактивных элементов нелинейную емкость полупроводниковых приборов (варикапов).

Преобразование частоты - это сдвиг спектра сигнала на определенный частотный интервал.

Преобразование частоты позволяет с помощью двух напряжений частот 1 и 2 получить напряжение с частотой 1+2 или 2-1. Для осуществления преобразования частоты необходимо использование нелинейного элемента. В случае использования квадратичной характеристики продуктами преобразования являются колебания суммарной или разностной частоты 2+1 и 2-1, выделяемые с помощью фильтра. В случае использования элемента с характеристикой, аппроксимируемой полиномами более высоких степеней, продуктами преобразования являются составляющие частоты, выраженные соотношением: =(m2±n1), где m и n - любые числа (целые) (при квадратичной характеристике m=1, n=1). Все новые колебания, описанные формулой =(m2±n1), носят название комбинационных частот.

Процесс получения и выделения гармоники с частотой nw, отличающийся от исходной частоты w в целое число n раз, где n=2,3,4..., называется умножением частоты. Для выделения n- гармоники основной частоты необходим нелинейный элемент с характеристикой, описываемой полиномом n - степени. Целесообразно в умножителях частоты использование нелинейного элемента с характеристикой, описываемой кусочно-линейной аппроксимацией.[5]


Список использованных источников:

  1.  Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. – М.: Высшая школа, 1991. – 622с.
  2.  Электроника: Энциклопедический словарь/Гл. ред. В.Г. Колесников, -     М.: Сов. Энциклопедия, 1991. – 688с.:ил.

3.    http://media.karelia.ru/~keip/circuit/Ps23.htm

4.    http://phys.web.ru/db/search.html

5.     http://www.tula.net/tgpu/anisimov2/anis_06.htm


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

16394. Microsoft Excel 2007. Форматы ячеек, функции, работа с блоками 47 KB
  Практическая работа № 12Microsoft Excel 2007. Форматы ячеек функции работа с блоками Задание 1. Число формат ячейки Создайте новый документ Microsoft Excel. Первый лист файла переименуйте в Формат. Для этого выполните двойной клик на Лист1 введите новое название листа и нажмите Enter. ...
16395. Microsoft Excel. Графики функций 78.97 KB
  Практическая работа № 21 Тема: Microsoft Excel. Графики функций Цель: научиться строить графики функций в MS Excel. Задание 1 1. Запустить Microsoft Excel.Создать новый файл и сохранить его в своей папке дискz: под именем Ex2_№группы_фамилия. 2. Составить таблицу для вычисления следу...
16396. Применение функций и формул для анализа данных 55 KB
  Лабораторная работа № 3 Применение функций и формул для анализа данных Цель работы: освоение методов созданий формул и их применение для анализа электронных таблиц. Задача. На основе данных в электронной таблице рассчитать заработную плату сотрудников отдела сбыта
16397. Применение математических, статистических и логических функций, построение графиков функций в табличном процессоре MS Excel’2000/2003 179.5 KB
  Тема: Применение математических статистических и логических функций построение графиков функций в табличном процессоре MS Excel2000/2003. Цели работы: Научиться пользоваться математическими некоторыми статистическими и логическими функциями в MS Excel2000/2003 а так же закреп
16398. Условная функция и логические выражения в Ехсеl 130.5 KB
  Практическое занятие по информатике Тема: Условная функция и логические выражения в Ехсеl Цели занятия: образовательная: усвоение учащимися общего вида и правил выполнения условной функции обучение применению ее при решении задач; повторение логических выражени
16399. Работа с массивами данных в Microsoft Excel 151.5 KB
  Работа с массивами данных в Microsoft Excel Массив данных представляет собой набор значений сгруппированных по строкам и столбцам. Примерами массивов являются векторы и матрицы. Для выполнения вычислений с массивами ввод формул осуществляется следующим образом: выделить яч...
16400. Финансовые функции Excel 97.5 KB
  Финансовые функции Excel. Финансовая функция ППЛАТ. Рассмотрим пример расчета 30летней ипотечной ссуды со ставкой 8 годовых при начальном взносе 20 и ежемесячной ежегодной выплате с помощью функции ППЛАТ Pmt. Для приведенного на левом рисунке ипотечного расчета в я
16401. Финансовые функции Excel БС, КПЕР и СТАВКА 40.5 KB
  Финансовые функции Excel БС КПЕР и СТАВКА. Функция БС FV вычисляет будущее значение вклада на основе периодических постоянных платежей и постоянной процентной ставки. Функция БС подходит для расчета итогов накоплений при ежемесячных банковских взносах. Синтаксис: БСс...
16402. Финансовые функции Excel БЗ, КПЕР и НОРМА 60.74 KB
  Финансовые функции Excel БЗ КПЕР и НОРМА. Функция БЗ FV вычисляет будущее значение вклада на основе периодических постоянных платежей и постоянной процентной ставки. Функция БЗ подходит для расчета итогов накоплений при ежемесячных банковских взносах. Синтаксис: БЗ ст...