Резонансные усилители напряжения высокой частоты

 

Требования:

- большой

- высокая добротность

- эквивалентное резонансное сопротивление контура

- приведенное сопротивление

; ;

- резонансная частота контура

;

Добротность: ; ;

 

 

ЦАП иАЦП

 

ЦАП

 

Цифро-аналоговый преобразователь обеспечивает преобразование входной информации в цифровой форме в выходную информацию в аналоговой форме.

Выходное напряжение ЦАП пропорционально входному числу N: , где - число двоичных разрядов, =1.0.

; ; - опорное напряжение.

Т.о., принцип цифро-аналогового преобразования состоит в суммировании эталонных напряжений умноженных на веса, т.е. при условии, что соответствующий коэфф. .

 

Обычно входной код N сначала преобразуют в ток, а затем в напряжение. Для преобразования кода в ток используются резистивные матрицы, а для преобразования тока в напряжения – операционный усилитель.

Различают следующие резистивные матрицы:

1) матрица с двоично-взвешенными резисторами

2) матрицы R-2R

Матрицы с двоично-взвешенными (по номиналу) резисторами:

С увеличением номера разряда сопротивление R уменьшается в 2 раза. Соответственно, с уменьшением номера - R увеличивается в 2 раза.

При замыкании ключа на ОУ, включенного по схеме инвертирующего сумматора, поступает соответствующий ток.

Недостатки:

- широкий диапазон сопротивлений;

- высокая требуемая точность сопротивлений.

Матрица R-2R:

Основные параметры ЦАП:

- число разрядов n;

- разрешающая способность, характеризует способность ЦАП различать смежные коды (отличаются младшим разрядом);

- абсолютная погрешность преобразования -отклонение выходного напряжения от расчетного в конечной точке характеристики преобразования. Причины: смещение нуля, изменение коэффициента передачи код-напряжения;

- нелинейность - максимальное отклонение реальной характеристики преобразования от прямой теоретической линии, соединяющей точку нуля и максимального выходного сигнала;

- время установления - интервал времени от подачи входного кода до момента, когда выходной сигнал достигнет установившегося значения;

- уровни входного кода и т.д.

 

АЦП.

Аналого-цифровой преобразователь обеспечивает переход от информации в аналоговой форме и информации в цифровой форме.

АЦП осуществляет преобразование напряжения в код, причем в течение времени преобразования входное напряжение должно оставаться неизменным.

Принцип работы АЦП, состав и структура зависят от метода преобразования. По алгоритму преобразования АЦП подразделяют на:

1. АЦП параллельного действия;

2. АЦП последовательного счета;

3. АЦП поразрядного кодирования (последовательного двоичного приближения).

 

1. АЦП параллельного действия.

Принцип преобразования заключается в одновременном сравнении входного сигнала с эталонами (n-разрядов). Данные эталонных напряжений формируют с помощью резистивного делителя. Каждое опорное напряжение подается вместе с на соответствующий компаратор. Срабатывают только те компараторы, у которых .

 

- Регистр для сохранения результатов преобразования с выходных компараторов.

- Шифратор преобразует разрядов в n-мерный код. сотен.

Достоинство:- высокое быстродействие;

Недостаток:- большие аппаратные затраты.

 

2. АЦП последовательного счета.

АЦП последовательного счета с двухтактным интегрированием. Осуществляется промежуточное преобразование входного напряжения в интервал времени.

При пуске через переключатель П поступает на вход ИНТ. Напряжение сравнивается с

в К, при их равенстве (момент ) на схему управления СУ поступает импульс разрешения счета. СУ сбрасывает в ноль СЧ и пропускает импульсы с ГТИ. СЧ начинает считать импульсы и в момент обнуления () он подает на СУ импульс, по которому срабатывает переключатель П и на вход ИНТ поступает (противоположное по знаку ) и напряжение на выходе ИНТ начинает уменьшаться, а счетчик, обнулившись в момент , продолжает счет. Как только достигнет , К выдает импульс в СУ, в результате чего СЧ прекратит счет и в нем будет записан код N. Следует учесть, что , .

 

, где -период тактовой частоты, за интервал на счетчик поступает - импульсов (т.е. он за этот интервал обнуляется).

Таким образом, N пропорционален .
Достоинства:

- исключается ошибка срабатывания К;

- компенсируются ошибки интегрирования.

Недостатки:

- невысокое быстродействие из-за процессов интегрирования.

2.2. АЦП последовательного счета.

Преобразование состоит в сравнении входного напряжения с последовательно нарастающим эталонным напряжением (t), которое формируется с помощью ЦАП и счетчика СЧ, последовательно изменяющего свое состояние от 0 до N (код N преобразуется ЦАП в напряжение, равное ).

СУ пропускает импульсы с ГТИ на вход СЧ пока (t). В момент времени, когда (t) СУ прекращает пропускать счетные импульсы и счетчик переходит в режим хранения кода N.

Достоинства и недостатки те же, что и в предыдущем АЦП.

 

, .

2.3. АЦП последовательного поразрядного кодирования двоичного приближения.

Метод состоит в формировании цифровым способом эталонного напряжения путем последовательного его приближения к .

На каждом такте возможны два перехода, изменяющие состояние регистра памяти. Если ( формируется ЦАП из кода), то производится установка текущего разряда в 1, при сохранении всех старших разрядов, следующий младший разряд устанавливается в 1. Переход 1.

Если , то текущий разряд сбрасывается в ноль, старшие разряды сохраняются, а следующий младший устанавливается в 1. Переход 2.

Через n тактов (n-число разрядов кода N) будет приближено к , т.е. .

Преимущество: малое время преобразования, , т.е. не зависит от .

Основные параметры АЦП:

- число разрядов выходного кода, n;

- разрешающая способность определяется минимальным входным напряжением, соответствующим изменению выходного кода на единицу младшего разряда. (Характеризует коры чувствительности);

- нелинейность, ;

- абсолютная погрешность преобразования, ;

- время преобразования - интервал от момента заданного изменения входного напряжения до появления на выходе установившегося кода.

 

Электронные ключи.

ЭК имеют два устойчивых состояния – состояние включено (ключ замкнут) и состояние выключено (ключ разомкнут). Переход ключа из одного состояния в другое происходит под действием управляющего сигнала.

Требования к ключевым схемам:

1. Малое внутреннее сопротивление во включенном состоянии ();

2. Бесконечно большое сопротивление в выключенном состоянии ();

3. высокое быстродействие.