Раздел: Документация
0 ... 27 28 29 30 31 32 33 ... 82 напряжения UK и UK". Благодаря этому конденсатор С присоединяется то к источнику входного сигнала UBx, то ко входу усилителя У. Таким образом осуществляется подача напряжения UBX на вход усилителя при отсутствии прямой связи между источником сигнала и входом усилителя. В усилителе по схеме рис. 4-19, б ГР осуществляется с помощью оптрона. Оптрон здесь условно показан в виде одного светодиода и двух фотодиодов. Если коэффициенты передачи напряжения от входа светодиода до выходов обоих фотодиодов всегда одинаковы (но необязательно стабильны), то усилитель в целом будет иметь стабильный коэффициент усиления, равный в первом приближении 1/р (похожую ситуацию мы рассматривали применительно к усилителю рис. 4-16, б).  Рис 4-19 Примеры схем бестрансформаторных цепей гальванического разделения ГР во вспомогательных цепях. Рассматривая схемы ГР, мы до сих пор ограничивались рассмотрением сигнальной цепи. Однако следует помнить о том, что все электрические связи на незаземленную («плавающую») часть усилителя должны иметь ГР. Это значит, в частности, что цепи коммутации модуляторов и демодуляторов на плавающей части должны содержать ГР. Здесь поэтому уместно применять МОП-переключатели, у которых, как известно, отсутствует гальваническая связь сигнальной и управляющей цепи. Однако предельное допустимое напряжение затвор—канал таких переключателей ограничивает уровень допустимой продольной помехи. В связи с этим в тех случаях, когда необходимо ГР, в цепи коммутации М и ДМ часто используют разделительные трансформаторы, сохраняющие работоспособность при продольной помехе в несколько сотен вольт. Напряжение питания плавающей части усилителя также должно подаваться с ГР (если, конечно, не используется автономное батарейное питание этой части усилителя). Для ГР цепи питания плавающей части используют специальные вторичные обмотки на общем силовом трансформаторе или выполняют отдельный силовой трансформатор. В последнем случае для снижения габаритов трансформатора часто идут по пути преобра- зования постоянного напряжения питания заземленной части усилителя в переменное напряжение частоюй 1—20 кГц, которое затем передается на плавающую часть через трансформатор с ферритовым или пермаллоевым магнитопроводом. Плавающая часть в этом случае, естественно, должна содержать соответствующие выпрямители и стабилизаторы питания. Некоторые сведения о конструктивном выполнении силовых трансформаторов для плавающих преобразователей и экранировании их обмоток можно найти в работах [23, 42, 47]. 4-6. Шумы измерительных усилителей Математический аппарат. Ранее в § 2-2, мы говорили о том, что шумовые свойства операционных усилителей можно характеризовать эквивалентными входными источниками шума по напряжению и по току. Причем спектральная плотность мощности этих источников может быть представлена в виде суммы двух составляющих: равномерной спектральной плотности (белый шум) и спектральной плотности, изменяющейся обратно пропорционально частоте (фликкер-шум, или розовый шум). Единицей спектральной плотности шума по напряжению является В2/Гц или В2-с. В первом случае рассматривают мощность шума в полосе частот, равной одному герцу, во втором — в полосе, равной одному радиану в секунду. Соответственно один и тот же шум будет в первом случае иметь в 2я раз большее численное значение спектральной плотности, чем во втором. При рассмотрении зависимости спектральной плотности от частоты последняя также может выражаться в герцах или в радианах в секунду (1/с). При теоретическом анализе удобнее второй вариант, так что перепишем формулу (2-1) в следующем виде: Индекс х в обозначение спектральной плотности в (4-12) введен для того, чтобы подчеркнуть, что речь идет о входном шуме. При прохождении через усилитель спектр шума изменяется в соответствии с частотной характеристикой усилителя. Если усилитель представляет собой линейную систему, работающую в установившемся режиме, то спектральная плотность шума на его выходе будет где G(co)— модуль частотной характеристики усилителя. Наряду со спектральной плотностью S (со) шум может характеризоваться корреляционной функцией ■R(t), которая для  (4-12) S,(co) = G(co)2S,(co), (4-13) стационарного шума связана с S(co) преобразованием Фурье: оо R (т) = 4- j SMdffl.(4-14) Заметим, что различные авторы используют разные значения постоянного коэффициента, стоящего перед интегралом в (4-14). Понятно, что этот коэффициент связан с принятым определением спектральной плотности S(co) и не меняет существа соот ношения между S(co) и (т). Дисперсия шума D (квадрат действующего значения шума) может быть найдена как значение корреляционной функции R{x) при т=0: S(co)dco.(4-15) л, —©о Объединяя (4-13) с (4-14) и (4-15), для корреляционной функции и дисперсии шумового сигнала на выходе усилителя можно записать следующие равенства: Ry(x) = J- j Sx(co)jG(co)vwtdT;(4-16) Z —ao oo Dy=-L j S,HIG(со)4<o.(4-17) Z — 00 Для вещественных случайных процессов, с которыми мы и будем иметь дело, Sx(—co)=Sx(cd); при этом, учитывая, что G( — со) J = G (со) , из (4-16) получим со Dy = j Sco)G(co)2dco.(4-18) о Если рассматривается неустановившийся режим работы усилителя, то шум на выходе усилителя будет представлять собой нестационарный случайный процесс. Соотношения (4-14), (4-16), (4-17) в этом случае неприменимы, и для нахождения корреляционной функции выходного шума следует использовать формулу [40] RyVi, = Jdt1Jg(f1-T1)g(-T2)/?x(t2-t1)dT2, (4-19) о о где Rx(x)—корреляционная функция стационарного входного шума, g(t)—весовая функция рассматриваемой линейной системы. Ниже описывается предложенный автором метод анализа случайных погрешностей измерительных устройств в переходном режиме, основанный на понятии текущей частотной характеристики [14]. Выражая по формуле (4-14) корреляционную функцию Rx(t) через Sx(co), изменяя порядок интегрирования 0 ... 27 28 29 30 31 32 33 ... 82
|
