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

5 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

34755. Предмет, цели и задачи метрологии 16.23 KB
  Задачей метрологии является обеспечение единства и необходимой точности измерений. Метрология делится на 3 самостоятельных раздела: Законодательная метрология предметом которой является установление обязательных технических и юридических требований по применению единиц физических величин эталонов методов и средств измерений направленных на обеспечение единства и необходимой точности измерений в интересах общества. Цели и задачи метрологии: Создание общей теории измерений; образование единиц физических величин и систем единиц;...
34756. Диалектика как учение о всеобщей связи и развитии. Метафизическое понимание развития. Объективная и субъективная диалектика. Софистика и эклектика. Диалектическая логика и догматизм 27 KB
  Объективная и субъективная диалектика. Диалектическая логика и догматизм Диалектика достаточно сложное учение и даже наше поверхностное – учитывая дефицит времени рассмотрение ее проблематики займет у нас шесть вопросов. Начало традиционно – дается определение диалектика. Учитывая что диалектика присутствовала и в дофилософские времена и разрабатывалась на протяжении всей истории философии целесообразно дать два определения диалектика.
34757. Принцип развития. Движение и развитие. Соотношение регресса и прогресса. Парадокс развития. Критерий прогресса 42 KB
  Парадокс развития. Уже на начальных этапах развития человеческого познания мыслители глубокой ревности обратили внимание на изменчивость бытия. На различных этапах развития науки и философии существовали теории абсолютизирующие одни формы движения и игнорирующие другие.
34758. Диалектика количественных и качественных изменений. Качество, количество, мера, скачок. Понятие нормы и патологии в медицине 79.5 KB
  Он предстает перед человеком не скоплением одинаковых предметов а как множество предметов явлений процессов наделенных различными свойствами. Вот почему познание предметов требует усилия мысли синтеза их многообразных проявлений. А множественность различных предметов характеризуется как качественное многообразие. Свойства обнаруживаются как проявления тех или иных черт сторон предметов в их отношениях с другими пред метами.
34759. Противоречие как источник развития. Закон единства и борьбы противоположностей. Принцип антагонистической регуляции функций 28.5 KB
  Принцип антагонистической регуляции функций Противоречие как источник развития диалектика Гераклита. О том что реальный процесс развития научного знания связан с этапами преодоления возникающих противоречий говорят многочисленные факты истории математики физики и др. Закон единства и борьбы противоположностей Движущую силу развития выражает закон единства и борьбы противоположностей.
34760. Диалектическое отрицание, закон отрицания отрицания. Цикличность и поступательность изменений 56.5 KB
  Раздвоение единого на отрицающие друг друга отрицание и опосредствующие одна другую отрицание отрицания противоположности постигается в учении о сущности. Своя мудрость и смысл заключены и в диалектическом принципе отрицания отрицания неразрывно связанном с принципом диалектической противоречивости. Отрицание отрицания.
34761. Категории диалектики, общая характеристика. Категории сущности и явления и их методологическое значение для медицины. Феномен кажимости - видимости 28.5 KB
  Феномен кажимости видимости Категории диалектики Философское мышление открывает всеобщие черты отношения присущие не какимто отдельным видам явлений процессов а всему бытию. Философские понятия в которых универсальные связи бытия осмысливаются в их сложной гибкой противоречивой динамике образуют группу категорий диалектики. Для диалектики характерно формирование парных категорий отражающих полярные стороны целостных явлений процессов.
34762. Синергетика как новое мировоззрение 26.5 KB
  Даже если бы новацией было только название появление синергетики было бы оправдано. Предложенное Хакеном выразительное название нового междисциплинарного направления привлекало к этому новому направлению гораздо больше внимания чем любое правильное но скучное и понятное лишь узкому кругу специалистов название. Предложенное им название сочтенное пуристами чрезмерно зазывным и рекламным оказалось особенно для нематематиков намного более привлекательным чем существовавший до Тома вариант теория особенностей дифференцируемых...
34763. Диалектика случайности и необходимости, содержания и формы, единичного и общего, возможности и действительности 52.5 KB
  вещь явление в их всеобщей закономерной связи; отражение преимущественно внутренних устойчивых повторяющихся всеобщих отношений действительности основных направлений её развития: выражение такой ступени движения познания в глубь объекта когда вскрываются его сущность закон; способ превращения возможности в действительность при котором в определенном объекте при данных условиях имеется только одна возможность превращающаяся в действительность. отражение в основном внешних несущественных неустойчивых единичных связей...