4.4.2. Модуляторы, усилители, демодуляторы

Заметим, что основным элементом регуляторов является усилительное звено. Часто для борьбы с дрейфом нуля оно строится по схеме модулятор-усилитель-демодулятор.

Модуляторы обеспечивают прерывание постоянного входного сигнала с фиксированной частотой внешнего опорного сигнала, что необходимо для восстановления после усиления знака входного сигнала. Они имеют входы переменного опорного напряжения и постоянного сигнального напряжения или тока и могут быть выполнены на различной элементной базе. Примером реализации модулятора на магнитном усилителе может служить схема приведенная на рис 4.26 с трансформатором установленным в цепи нагрузки. Переменное напряжение питания магнитного усилителя является опорным напряжением. Наиболее часто в качестве модулятора используются схемы прерывателей на транзисторах. Типовые схемы таких модуляторов представлены на рис. 4.29. Информация о знаке сигнала содержится в его фазе относительно опорного генератора.

Для усиления сигнала используются операционные усилители в инвертирующей или неинвертирующей схеме включения (рис.4.30). Коэффициенты усиления схем равны соответственно и .

Операционные усилители также используются в регуляторах для построения сумматоров и релейных (пороговых) элементов, преобразующих аналоговый сигнал в дискретный (Рис.4.31). Релейный элемент представляет собой операционный усилитель в ключевом режиме охваченный слабой положительной обратной связью.

Коэффициент передачи сумматора равен , а порог срабатывания релейного элемента равный определяет ширину петли гистерезиса. Положение петли гистерезиса может быть изменено подачей смещения на инверсный вход операционного усилителя.

Демодулятор, предназначенный для преобразования сигнала переменного тока в постоянное напряжение, представляет собой фазочувствительный выпрямитель (фазовый детектор). Для функционирования он имеет вход сигнала и вход опорного напряжения и выполняется на диодном мосте или транзисторной схеме, обеспечивающей прохождение одного полупериода сигнала в зависимости от его фазы относительно опорного сигнала. Типовые схемы представлены на рис.4.32.

4.4.3. Дифференциаторы и интеграторы

Для реализации дифференцирующих и интегрирующих звеньев обычно используют операционный усилитель. На рисунке 4.34 представлены простейшие типовые схемы дифференциатора и интегратора. Передаточная функция дифференцирующей цепи равна , где К= R₁C и T= R₀C.

Передаточная функция интегратора равна , где T=RC.

Заметим, что в промышленных регуляторах часто используются не микросхемы операционных усилителей, а блоки, реализующие функции операционных усилителей и обладающие большей линейностью. Они используют модуляционный принцип усиления, при котором входной сигнал модулирует амплитуду синусоидальных колебаний генератора путем воздействия на параметры его контура. Выпрямленный сигнал генератора является выходным сигналом усилителя.