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

9 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

5844. Теория линий влияния 109.5 KB
  Теория линий влияния 1. Линии влияния внутренних усилий в шарнирно консольной балке При расчете ряда сооружений (мостов, подкрановых балок и т.п.) приходится иметь дело с подвижной нагрузкой в виде проходящих поездов, автомобилей, мостовых кранов и ...
5845. Распорные системы 127 KB
  Распорные системы 1 Основные системы о трехшарнирных системах. Из прошлого к нам в строительство пришли ряд конструкций, целесообразность которых была проверена Веками Нашей Цивилизации. Одна из них Распорная система. С учетом работы распорной систе...
5846. Расчет стержневых систем, загруженных постоянной нагрузкой 185.5 KB
  Расчет стержневых систем, загруженных постоянной нагрузкой. Простые балки. Многопролетные шарнирно-консольные балки. Основные принципы расчета стержневых систем были рассмотрены в предыдущей лекции. Покажем их реализацию для различных стержневых сис...
5847. Стержневые системы 106.5 KB
  Кинематический анализ стержневых систем. Свойство системы изменять форму при отсутствии приращений деформаций в ее элементах называется изменяемостью. С кинематической точки зрения стержневые системы могут быть: - геометрически неизменя...
5848. Строительная механика 80.5 KB
  Строительная механика Строительная механика - наука о методах расчета сооружений на прочность, жесткость и устойчивость. В начальный период (до XIX в) строительная механика развивалась в рамках общей механики. В самостоятельную науку она выделилась ...
5849. Лицензирование и квотирование вывоза товаров 56.5 KB
  Лицензирование и квотирование вывоза товаров Введение Целью контрольной работы является показать основное понятие и значение лицензирования и квотирования товаров, раскрыть основные виды лицензий, а также кем и зачем выдается лицензия, Объектом иссл...
5850. Налоги в системе государственного регулирования 138.5 KB
  В начале своей работы хотелось бы обосновать выбор данной темы. Одна из самых острых проблем нашей экономики - это нехватка финансовых ресурсов (надо заметить, что такая проблема существует в нашей стране уже...
5851. Математическая модель манипулятора 2.05 MB
  Математическая модель манипулятора Структурная схема системы манипулятора с учетом упругих элементов показана на рисунке 1. Подробное описание структурной схемы и физическое обоснование полученной структурной схемы приведено в...
5852. Теория определения перемещений в стержневых системах 275 KB
  Теория определения перемещений в стержневых системах При проектировании различных строительных конструкций кроме расчета на прочность необходимо установить величины перемещений отдельных точек конструкций. Это связано с требованием обеспечения жестк...