Transcript 07 - Convertoare ca

Convertoare c.a.- c.c.
Definiţie - circuite care realizează conversia tensiunilor
alternative în tensiuni continue cu anumite semnificaţii
- intrarea în convertor - tensiune alternativă
- ieşirea din convertor - tensiune continuă cu nivel
dependent de tipul de convertor:
- de valoare medie: Ucc = Umed sau Ucc = Umed redr
(pentru efecte cumulative)
- de valoare efectivă: Ucc = Uef
(pentru efecte energetice)
- de valoare maximă: Ucc = Umax - exprimă dinamica mărimilor
(pentru efecte de limitare şi saturaţie)
Semnale:
WF - factor de formă
WF = Uef / Umed sau
WF = Uef / Umed redr
(în regim sinusoidal WF = 1,111 = p/2);
CF - factor de creastă
CF = Uvârf / Uef
(în regim sinusoidal CF = 2 ).
În regim nesinusoidal, WF si CF pot avea orice valori
Utilizări
- în regim sinusoidal sau cu formă de undă cunoscută
- convertoare de valoare medie;
- convertoare de valoare de vârf
- în regim nesinusoidal sau cu formă de undă oarecare
- convertoare de valoare efectivă adevărată (RMS-DC)
(Root Mean Square (radical din media pătratelor) Direct Current)
Erori de funcţionare
- de liniaritate
- de câştig
- de offset
- de influenţă (deriva termică a
câştigului şi a tensiunii de offset)
Locul convertorului c.a.-c.c. într-o structură de măsurare
Criterii
- raport semnal-zgomot maxim;
- influenţă minimă asupra sursei de semnal
Convertorul de valoare medie
Forma de undă alternativă simetrică:
Valoarea medie redresată:
U med
u+(t) = - u_(t + 0,5 T)
T
T

T
T
2

 22
1
1
 u t    u t  dt    u t dt   u t dt   u t dt
T0
T 0
 T 0
T


2
u(t)
Circuit de
modul
(redresor)
u(t)
Circuit de
mediere
(FTJ)
Dimensionare FTJ: ft << fs min ;
Timp de răspuns: tr = (10...100)Tin
u(t)
Redresorul bialternanţă cu două AO
R4
R1 B
R2
D
_
Uin
D2
AO 1
+
A R3
R5
D1
C
_
Cm
AO 2
+
Uout
Condiţii de dimensionare :
- pentru simetria amplificării
R1= R2= R4= R si R3= 0,5R
- pentru mediere - C || R5
Impedanţa de intrare - relativ scăzută => buffer la intrare
Scalarea în valori efective:
R5 = WFxR = 1,111R
Convertor de valoare de vârf
K – scurtcircuitor electronic (tranzistor)
C – condensator de memorare
Regimuri de funcţionare
– măsurarea Uin max => C - încărcat la începutul fiecărei măsurări
tr= 0,25Tin; Uout = CF Uin ef (CF – factorul de creastã)
– detector de vârf în regim de urmărire => C – urmăreşte Umax
Convertoare de valoare efectivă propriu-zise (RMS-DC)
– cu conversie termică
– cu modelare analogică
– cu logaritmare-antilogaritmare
Convertoare RMS-DC cu conversie termică
Celula de conversie cu termocuplu
incintã izotermã
tensiune
alternativã
Utc ~ q ~ U2in / R =>
tensiune
continuã
Caracteristica de conversie pătratică (neliniară)
Celula de conversie cu tranzistor bipolar alimentat cu curent
constant
incintã
izotermã
tensiune
alternativã
tensiune
continuã
Ube=Ube0 – Kq Dq, (Dq  q  q0 ) => Caracteristica de conversie liniară
Kq - coeficient de temperatură cu valoarea aproximativă 2mV/oC
Varianta cu temperatură variabilă (principială)
Uin
D
+
A2
-
+
A1
-
TC1
R1
CCT1
C
R2
TC2
Uo
CCT2
CCT1, CCT2 - convertoare termice identice
- A1 - repetor => Rin - f. mare, capabilitate de ieşire în curent
- A2 - amplificator de compensare
Uin A2 » 0 <=> UTC1 = UTC2
; U2inef /R1 = U2o/R2
Uinc.a. si Uoc.c. se compensează reciproc prin efect termic
q ~ Pd~ U2ef => Uin ef max / Uin ef min = rad (qmax/qmin)
(dinamică redusă)
Exemplu: qmax/qmin=100 => Uin ef max / Uin ef min=10
Varianta cu temperatură constantă
M - multiplicator analogic, Ue= k Uin / Uo
Uref - sursă de tensiune continuă de referinţă.
În regim stabilizat:
U2e ef / R1 = U2ref / R2 ;
U2e ef = (U2e ef)med = k2[(U2in/U2o)med]
K
Convertoare RMS-DC cu modelare analogică
Varianta principială
Principiu:
Uef  u 2 (t )
Structură:
- multiplicator pentru ridicare la pătrat
- filtru trece-jos pentru mediere
- multiplicator pentru extragerea rădăcinii pătrate
Dezavantaj: banda de frecvenţă limitată la cca. 20kHz (BB 4340)
Varianta cu circuit multifuncţional (AD636,7)
Principiu:
x(t) stabilizat => Xef = const =>
Structură:
- circuit multifuncţional pentru ridicarea la pătrat şi divizare
- filtru trece-jos pentru mediere
Avantaje:
- bandă largă de frecvenţă (x1MHz)
- eroare mică de neliniaritate (sub 0,5% la 1MHz)
Varianta LOG-ANTILOG (LH0091, BB4341)
Principiu:
Structura:
- circuit de modul
- circuite de logaritmare
- circuit de exponenţiere (antilogaritmare)
- sumator
- filtru trece-jos (integrator) pentru mediere
Avantaje:
- precizie mai bună decât varianta cu circuit multifuncţional
- eroarea de neliniaritate scăzută până la 0,05%
- banda de frecvenţă mai redusă: 10...30Hz.......20...100kHz;
Dezavantaj: