Aparate Electronice de Măsurare şi Control PRELEGEREA 10. Schema electrică a amplificatorului logaritmic de raport este prezentată în fig. 6.4.

Transcript

1 Aparat Elctronc d Măsurar ş Control PELEGEEA 0 Prlgra nr. 0 Amplfcator logartmc d raport Schma lctrcă a amplfcatorulu logartmc d raport st przntată în fg = η V ln ln 3 0 = η V ln ln 4 0 Fgura 6.4 După cum s poat obsrva dn schmă, amplfcatorul st format dn două crcut d logartmar d bază, dzvoltat cu opraţonall A ş A ş un taj dfrnţal (cu A 3 ), car va ralza dfrnţa tnsunlor d şr furnzat d tajl d logartmar. Smnall d ntrar, sunt convrtt în două tnsun logartmc 3, 4, dpndnt d tmpratură, având xprsl (6.6), (6.7): nsuna d şr o dn tajul dfrnţal A 3 ar xprsa (6.8): o = ( ) = η V ln + ln + ln ln F = η V ln ln = η V ln F F o (6.6) (6.7) (6.8) Dacă dodl folost sunt prfct împrchat ş s asgură un cuplaj trmc strâns, atunc 0 = 0 = 0 ş trmn în ln 0 s rduc, obţnându-s pntru tnsuna d şr xprsa (6.9): (6.9) Factorul d scală snsbl cu tmpratura ηv poat f compnsat dacă s ralzază o dpndnţă convnablă cu tmpratura a raportulu F /. Acasta mpun două rzstnţ dpndnt d tmpratură, una în crcutul ntrăr nvrsoar, una în crcutul ntrăr nnvrsoar, pntru a păstra condţa d chlbru a rzstnţlor dn crcutul amplfcatorulu dfrnţal A 3. Altfl, apar problm d mod comun c afctază prformanţl amplfcatorulu logartmc.

2 PELEGEEA 0 Aparat Elctronc d Măsurar ş Control Cl ma bun prformanţ s vor obţn ş în acst caz dacă s utlzază ar d joncţun, vntual trmostatat. Funcţa antlogartmcă (xponnţală) poat f d asmna obţnută prn utlzara dodlor ş amplfcatoarlor opraţonal, aşa cum s przntă în fg Fgura 6.5 În crcutul d şr (al amplfcatorulu A, c ralzază fctv funcţa antlogartmcă), putm scr: V f 3 η V η V f = 0, Vf = 3, dc: f = 0 dar: =, = = f o F F f Dc: 0 η V = o F 3 Dn crcutul amplfcatorulu opraţonal A s poat scr: = V v, V = V =, V = η V ln ln ( ) 3 f + f f 0 + S obţn: = η V ( ln ln ) 3 f 0 + (6.0) (6.) Înlocund xprsa tnsun 3 dn rlaţa (6.) în (6.0) s obţn: = xp o F 0 ( ln ln 0) V + η f + η V = xp + ln ln o F 0 f 0 η V ( + ) = xp xp ln xp ln ( ) ( ) 0 F 0 f 0 η V.( + )

3 Aparat Elctronc d Măsurar ş Control PELEGEEA 0 zultă: o = F f 0 xp 0 η V ( + ) Ş d acastă dată prformanţl cl ma bun s obţn pntru dod ralzat p aclaş chp, vntual trmostatat. În acst fl s poat consdra că: = 0 0 ca c conduc la xprsa (6.) a tnsun d şr: o = F f 0 xp 0 η V ( + ) E = VBE η V 0 (6.) Prn condţa d împrchr a caractrstclor dodlor s lmnă dn xprsa tnsun d şr dpndnţa după tmpratură datorată curnţlor 0. Pntru a înlătura în totaltat snsbltata crcutulu cu tmpratura, trbu compnsat ş factorul d scală ηv. Acst lucru poat f obţnut asgurând o snsbltat cu tmpratura adcvată a câştgulu tajulu A, prn grupul d rzstnţ,. Gnratorul d curnt f ş rzstnţa F sunt dmnsonat pntru a asgura factorul d scală dort. Gama dnamcă a amplfcatorulu antlogartmc st dtrmnată d tnsuna d dcalaj la ntrar, curnţ d polarzar ş zgomotul amblor amplfcatoar opraţonal. Problml sunt aclaş cu cl przntat la amplfcatoarl logartmc, astfl că, pntru gam dnamc d ordnul 80 db sau ma mar, ambl opraţonal vor trbu să abă tnsuna d offst ş d zgomot ma mc d 0 µv. Acşt paramtr sunt gru d obţnut prn proctara cu amplfcatoar opraţonal obşnut. Amplfcator logartmc cu un tranzstor Utlzara tranzstoarlor bpolar în crcutl d logartmar s bazază tot p caractrstca volt-amprcă nlnară a joncţunlor smconductoar. Astfl, dpndnţa într curntul d mtor ş tnsuna bază-mtor ar forma (6.3): (6.3) Dacă s polarzază joncţuna mtoar cu o tnsun ma mar d 5 mv, rlaţa s poat aproxma sub forma: ` VBE VBE η V η V >>, E 0 S obţn o dpndnţă d tp logartmc într tnsuna V BE ş curntul E, ca în rlaţa (6.4): E (6.4) V BE = η V ln 0 Utlzara practcă a acst dpndnţ la amplfcatoarl logartmc prsupun ntroducra joncţun mtoar în crcutul d racţ ngatvă a unu amplfcator opraţonal (fg. 6.6). 3

4 PELEGEEA 0 Aparat Elctronc d Măsurar ş Control = V = η V ln o BE 0 =, = = C C Dacă s consdră că pntru tranzstor 0 = 0-4 A ş = 5 kω, tnsuna d anular st: = = = V S obsrvă că baza tranzstorulu st lgată la masă, stablnd astfl joncţuna mtoar ca o dodă d şr d rfrnţă. În crcutul d ntrar al amplfcatorulu opraţonal s poat scr: Fgura 6.6 Curntul d colctor C st gal cu curntul d ntrar, dpndnt d tnsuna d ntrar. Pntru un tranzstor bpolar cu factor d câştg în curnt β mar funcţonând în rguna actvă normală, C E, dc: (6.5) Prn urmar, o prmă condţ pntru rducra rorlor acstu crcut st utlzara un tranzstor cu factor d câştg în curnt β mar. Buna funcţonar a amplfcatorulu mpun lucrul în rguna actvă normală pntru tranzstor. Într-advăr, joncţuna mtoar st polarzată drct (s-a prsupus tnsun d ntrar poztvă). În ca c prvşt joncţuna colctoar, s obsrvă că baza tranzstorulu st la potnţal zro (masă), în tmp c colctorul s găsşt la potnţal vrtual zro (fnd conctat la ntrara nvrsoar a amplfcatorulu opraţonal). S poat consdra că V BC =0, valoar c corspund condţ d funcţonar a tranzstorulu în rguna actvă normală (în rguna d granţă spr stara d saturaţ). Astfl, rlaţa (6.5) pun în vdnţă dpndnţa logartmcă a tnsun d şr d tnsuna d ntrar a amplfcatorulu. Avantajul amplasăr unu tranzstor bpolar în bucla d racţ ngatvă st acla că baza st lgată la masa crcutulu, ca c stablşt un punct d rfrnţă xact pntru tnsuna d şr, spr dosbr d montajul cu dod, la car pnul dod dnspr crcutul d ntrar ra conctat la potnţalul vrtual nul al ntrăr nvrsoar a amplfcatorulu opraţonal. nsuna d şr xprmată în rlaţa (6.5) atng valoara zro pntru valor xtrm d scăzut al tnsun d ntrar. Valor d acst ordn d mărm pntru tnsuna d anular a logartmulu sunt pra scăzut pntru a puta srv ca rfrnţ convnabl d nvl. Ma mult, cădra d tnsun pntru zro la şr st mult dpărtată d valoara d 5 mv ncsară pntru a puta consdra cu advărat xponnţală caractrstca volt-amprcă. Amplfcator logartmc cu două tranzstoar nsuna d anular a logartmulu s poat uşor dplasa spr un nvl d tnsun ma ralst prn raportara xprs logartmc a joncţun utlzat la o caractrstcă voltamprcă a un alt joncţun parcursă d un curnt constant, aşa cum s przntă în fg

5 Aparat Elctronc d Măsurar ş Control PELEGEEA 0 nsuna v y ar valoara: v = V = V V = η V ln + η V ln y BE BE BE 0 0 = = obţnm: v = V = V v v 0 y η ln ln η ln y y = η V ln V = η V ln = V V Fgura 6.7 und st curntul c crculă prn tranzstorul d rfrnţă Q. Prsupunând că s folossc două tranzstoar dntc, pntru car: zultă dc xprsa (6.6) pntru tnsuna v y : 0 Pntru valorl numrc dn fg. 6.7: V = 0 V, = 5 kω ş = 00 kω, tnsuna d anular a logartmulu st dplasată la o valoar 0 = 0,5V. (6.6) Doarc joncţunl bază-mtor sunt conctat în opozţ, compnsându-s aproxmatv cădrl d tnsun p l ş ţnând sama d modul d polarzar folost în crcutul tranzstorulu d rfrnţă Q, curntul d rfrnţă ar xprsa: S obţn pntru v y xprsa (6.7): (6.7) Într-advăr, rămân aproxmatv constant în întraga gamă dnamcă întrucât V»V BE. Dn rlaţa (6.7) rzultă că tnsuna d anular a logartmulu a fost dplasată la valoara (6.8): 5

6 PELEGEEA 0 v V 4 4 o = + y = η + ln 3 3 V Aparat Elctronc d Măsurar ş Control Amplfcatorul opraţonal A fxază câştgul fnal în tnsun al amplfcatorulu logartmc. S obsrvă conxuna nnvrsoar a tajulu, astfl că tnsuna d şr ar xprsa (6.9): Pntru o bună chlbrar a tajulu A trbu ca rzstnţa 3 să f alasă astfl încât să galz mpdanţa d ntrar dn baza tranzstorulu Q. Pntru a lmna fctul trmc ntrodus d factorul d scală ηv trbu asgurată o snsbltat compnsatoar cu tmpratura a câştgulu amplfcatorulu utlzându-s un trmstor în crcutul amplfcatorulu opraţonal A. Cl ma bun prformanţ s obţn pntru acst tp d amplfcator logartmc dacă tranzstoarl sunt ralzat p aclaş chp, vntual cu posbltata d trmostatar. Panta caractrstc d transfr logartmc st controlată d câştgul tajulu cu amplfcatorul opraţonal A. Prn ntrmdul acstu câştg s poat transforma baza logartmulu în car s lucrază, ca c poat f utl în anumt catgor d prlucrăr analogc al smnallor. Problml lgat d ror sunt d tpul clor smnalat la amplfcatoarl logartmc cu dod. În mod uzual nu st dfcl d mnţnut funcţa logartmcă cu o roar d,..., % pntru 3 sau 4 dcad al tnsun d ntrar. Amplfcator antlogartmc cu tranzstor hnca racţ ngatv st folostă ş pntru ralzara funcţ antlogartmc (xponnţal). În acst caz joncţuna d lucru (mtoar) st plasată ca lmnt c controlază curntul în crcutul d ntrar al amplfcatorulu opraţonal (fg. 6.8). Într curnţ dn crcut sunt valabl următoarl rlaţ: VBE η V = E = 0, VBE = v, 0 6 o = 0 = o Fgura 6.8 η V =,, = E E C C Aproxmaţa st cu atât ma bună cu cât factorul β al tranzstorulu utlzat în crcut st ma mar. Consdrând că st îndplntă condţa d rstrcţonar a valorlor tnsun drct p joncţun (V BE >5 mv pntru tranzstoar cu S), s poat scr (6.30): v η V (6.30) În crcutul d şr al amplfcatorulu opraţonal apar tnsuna o, conform rlaţ (6.3): (6.3) Înlocund în rlaţa (6.3) curntul cu xprsa curntulu dn rlaţa (6.30), obţnm xprsa tnsun d şr sub forma (6.3): (6.3)

7 Aparat Elctronc d Măsurar ş Control PELEGEEA 0 Ecuaţa (6.3) arată că tnsuna d şr dpnd xponnţal (antlogartmc) d tnsuna d ntrar. Dacă amplfcatorul antlogartmc st folost pntru rfacra unu smnal supus logartmăr, convrsa s ralzază unu-la-unu dacă rzstnţa dn fg. 6.8 st gală cu dn fg Dacă rzstnţl nu sunt gal, tnsuna fnală c s obţn la şra amplfcatorulu antlogartmc va f tnsuna d ntrar în amplfcatorul logartmc multplcată lnar cu factorul /. Ecuaţa (6.3) arată că tnsuna d şr dpnd xponnţal (antlogartmc) d tnsuna d ntrar. Dacă amplfcatorul antlogartmc st folost pntru rfacra unu smnal supus logartmăr, convrsa s ralzază unu-la-unu dacă rzstnţa dn fg. 6.8 st gală cu dn fg Dacă rzstnţl nu sunt gal, tnsuna fnală c s obţn la şra amplfcatorulu antlogartmc va f tnsuna d ntrar în amplfcatorul logartmc multplcată lnar cu factorul /. Smnalul d ntrar în amplfcatorul antlogartmc trbu să f rstrcţonat, astfl încât să rămână în domnul logartmc al caractrstc joncţun. Cum la tmpratura camr fcar 60 mv dn smnalul d ntrar corspund un dcad logartmc, rzultă că amplfcatorul poat uşor rconvrt un smnal cu o gamă dnamcă la şr d tr sau patru dcad. 7. GADAEA Ş POECŢA AMPLFCAOAELO DE MĂSUAE Gardara rprzntă un ansamblu d thnc c prmt îmbunătăţra prformanţlor amplfcatoarlor d măsurar, cum ar f d xmplu crştra rjcţ d mod comun a sstmulu atunc când capactata dstrbută a ln d transms ar o valoar smnfcatvă. S przntă în contnuar un xmplu d ralzar a gardăr pntru cazul unu amplfcator nstrumntaţ având structura dn fg. 7.. Fgura 7. S obsrvă că fg. 7. st o schmă clască d amplfcator nstrumntaţ d caltat, la car suplmntar sunt prvăzut rzstnţl ş, p conxuna lor mdană fnd conctat pnul E CM (accsbl în xtror în cazul varantlor ntgrat). La acst pn apar tnsuna d mod comun V cm a amplfcatorulu. Schma d conctar a amplfcatorulu nstrumntaţ prvăzut cu conxun d gardar st przntată în fg

8 PELEGEEA 0 Aparat Elctronc d Măsurar ş Control Fgura 7. frtor la acastă schmă s mpun anumt prczăr d ordn practc. Astfl, problml cl ma dfcl apar când sstmul st dspus în mdu ndustral (caractrzat d prturbaţ lctromagntc foart putrnc), ar smnalul st adus p o ln lungă. Dn consdrnt d protcţa munc st oblgator conctara la pământ a cranulu ln d transms la capătul dnspr traductor (gnrator d smnal dfrnţal). Datortă prznţ prturbaţlor lctromagntc foart putrnc, potnţall punctlor d conctar la masă d la traductor ş d la amplfcatorul nstrumntaţ nu sunt gal, dfrnţa d potnţal c apar fnd prcpută d amplfcator ca tnsun d mod comun. O caractrstcă a acst tnsun d mod comun o rprzntă spctrul larg d frcvnţ spcfc prturbaţlor lctromagntc dn mdul ndustral. Dc, în prznţa unor capactăţ dstrbut mar al ln d transms, trbu rduş curnţ d fugă prn acst capactăţ pntru a mnţn prformanţ rdcat d mod comun. În fg. 7. st przntată cu ln întrruptă conctara grştă a capătulu dnspr amplfcator al cranulu, rspctv la masă. În acastă stuaţ, la capătul dnspr traductor dfrnţa d potnţal dntr frl ln d transms ş cran st zro, în tmp c la capătul dnspr amplfcator s atng valoara V cm. Cum cranul în mod ral ar o mpdanţă dfrtă d zro (nu ca în modlul dal), tnsuna d mod comun apar ca tnsun dstrbută p cran ş dtrmnă curnţ d fugă p capactăţl dstrbut al ln d transms. Întrucât cl două capactăţ au valor aproxmatv gal (luându-s măsur d chlbrar a valorlor, d xmplu prn răsucra clor două fr), apar curnţ dstrbuţ d valor aproxmatv gal. Acşt curnţ capătă astfl smnfcaţa unor curnţ d mod comun. Dacă capactăţl dstrbut al ln d transms sunt d valor mar, ar în spctrul d smnal al prturbaţlor lctromagntc (tnsun d mod comun) apar valor rdcat al frcvnţlor, curnţ d fugă, c apar în rgm d curnţ d mod comun, capătă valor (rlatv) rdcat, dtrmnând o dgradar smnfcatvă a prformanţlor d mod comun a amplfcatorulu nstrumntaţ. Dacă însă s folosşt conxuna d gardar (corctă), prn lgara capătulu dnspr amplfcator al cranulu la pnul E CM (drct sau prn rptor), atunc la acst capăt al cranulu s aplcă (în raport cu potnţalul pământulu d la ntrara amplfcatorulu) tnsuna V cm (la fl ca la capătul dnspr traductor). ortc dfrnţa d potnţal c apar ca tnsun dstrbută p cran s anulază, ca c duc la anulara curnţlor d fugă prn capactăţl dstrbut. Practc s poat constata o rducr smnfcatvă, întrucât smnalul V cm (prturbator) nu poat f rprodus dntc ş smultan la şra E CM. În acst fl s constată ş crştra smnfcatvă a prformanţlor d mod comun al amplfcatorulu nstrumntaţ, fără o crştr snsblă a prţulu. Amplfcatorul opraţonal A, în confguraţ d rptor, st folost pntru a furnza ma mult curnt dcât poat f obţnut d la rzstnţl, conctat ntrn la pnul E CM. 8

9 Aparat Elctronc d Măsurar ş Control PELEGEEA 0 Pntru prformanţ înalt, în thnca crcutlor ntgrat hbrd, folosşt chlbrara valorlor, prn ajustar cu lasr. O altă modaltat d ralzar a gardăr s rfră la stuaţa în car amplfcatorul nstrumntaţ st prvăzut cu capsulă mtalcă (fg. 7.3). Fgura 7.3 Conctând capsula mtalcă la pnul E CM s rduc tnsunl c apar în mdu ndustral într capsulă ş crcutul lctronc al amplfcatorulu, dc s rduc ş curnţ d fugă prn capactăţl parazt. În schma dn fg. 7.3 apar ş nlul d gardă, utlzar spcfcă aplcaţlor cu mpdanţ d ntrar foart mar pntru amplfcatorul nstrumntaţ. Modul d ralzar a nlulu d gardă st przntat în fg nlul s ralzază p cablajul mprmat al crcutulu lctronc, d prfrnţă p ambl fţ al suportulu zolator (cu trcr d conctar într cl două fţ) ş s conctază la pnul E CM al amplfcatorulu nstrumntaţ. În fg. 7.4 sunt przntat pastll d lpr pntru un amplfcator în capsulă mtalcă d tp O (rotundă). Pntru a înţlg modul d acţun a nlulu d gardă, analzăm c s întâmplă în crcut în lpsa sa. Prsupunm că suntm în cazul un aplcaţ cu mpdanţă d ntrar foart mar, spcfcă unu traductor cu mpdanţă ntrnă rdcată ş în prznţa un tnsun d mod comun d valoar smnfcatvă. Fgura 7.4 P pn d ntrar a amplfcatorulu nstrumntaţ N+ ş N- apar tnsuna d mod comun V cm având o valoar d ordnul volţ - zc d volţ. Smnalul dfrnţal d ntrar spcfc acstor aplcaţ nu dpăşşt ordnul mv. Ca urmar, într pn d ntrar N+, N- ş pnul d masă GND apar tnsuna V cm. Pntru aplcaţ curnt acst fapt nu provoacă problm dosbt. Cum însă în cazul nostru s utlzază un amplfcator nstrumntaţ cu mpdanţă d ntrar foart mar, curnţ d fugă prn rzstnţa d zolaţ a matralulu suport a crcutulu mprmat dtrmnă scădra prformanţlor ş funcţonara ncorctă a crcutulu. Dacă p crcutul mprmat al montajulu s-a prvăzut nlul d gardă, datortă conctăr acstua la pnul E CM p car apar tnsuna V cm, într ntrărl N+, N- ş nlul d gardă apar doar tnsuna d smnal (d ordnul mv), ş curnţ d fugă prn rzstnţa d zolaţ a matralulu suport al crcutulu mprmat s rduc foart mult. În acst mod mpdanţa d ntrar a amplfcatorulu nu st afctată în mod smnfcatv. Pntru acst tp d aplcaţ ma trbu avut în vdr ş alt măsur d prcauţ: - suportul crcutulu mprmat pntru montajul lctronc s ralzază dn matral cu caractrstc zolatoar foart bun, d xmplu dn tflon; 9

10 PELEGEEA 0 Aparat Elctronc d Măsurar ş Control - după ralzara conxunlor lpt s fctuază o spălar în solvnţ putrnc (dclortan), urmată d o uscar în mdu nrt (azot sau argon), îndpărtăndu-s ptl d grăsm rămas d p dgt în tmpul opraţunlor d montaj ş s vtă formara unor oxz c ar puta dgrada rzstnţa d zolaţ a matralulu suport; - montajul s închd într-o carcasă tanşă pntru a vta dpunrl d praf sau aparţa condnsulu c pot provoca rducra valorlor rzstnţlor d zolaţ. Dacă amplfcatorul nstrumntaţ nu st prvăzut cu pn spcal pntru conxun d gardar, s folosşt un sstm d comandă actvă (fg. 7.5). Soluţa st posblă doar pntru amplfcatoarl nstrumntaţ prvăzut cu rzstnţă xtrnă d fxar a câştgulu. Fgura 7.5 ranzstorul rptor asgură curntul crut d cranul ln d transms. Cl două rzstnţ d 50 kω în parall cu G au valoar mult ma mar dcât G, pntru a nu afcta câştgul amplfcatorulu. În cazul amplfcatoarlor zolaţ s rcomandă următoarl:. S folossc fr răsuct prvăzut cu cran pntru ralzara lnlor d transms a smnalulu.. S au măsur d mnmzar a capactăţlor xtroar. Componntl xtrn s dspun smtrc în raport cu cl două ntrăr d smnal al amplfcatorulu zolaţ obţnându-s astfl capactăţ parazt chlbrat ş un nvl rdcat al rjcţ d mod zolaţ ş d mod comun. 3. Componntl xtroar ş trasl conductoar dn grupl d crcut d ntrar ş şr trbu să f la o dstanţă gală sau ma mar dcât dstanţa p car apar tnsuna d zolaţ, pntru a s vta străpungra în înaltă tnsun. 4. Montajl s ralzază p plăc d crcut mprmat. Dacă s folossc conxun prn fr s ţn cont d dplasara rlatvă a frlor dn crcutul d ntrar ş şr, cu prcolul aparţ străpungr în înaltă tnsun. La funcţonara amplfcatoarlor d măsurar pot apăra tnsun prculoas atât în crcutul d ntrar cât ş în cl d şr. Pntru a vta dstrugra crcutlor s prvăd o sr d sstm (rlatv) smpl d protcţ. Lmtatoar parall P ntrara unu amplfcator poat apar o tnsun d o valoar mult ma mar dcât o valoar admsblă, cu rscul dstrugr. În funcţ d rgmurl d smnal xstnt la ntrar s pot folos anumt tpur d lmtatoar, cu rolul d a şunta pst un anumt prag ntrara amplfcatorulu. În fg. 7.6 a, b, c s dau tr tpur d lmtatoar parall ş grafcl caractrstclor statc corspunzătoar. 0

11 Aparat Elctronc d Măsurar ş Control PELEGEEA 0 Fgura 7.6 Fg. 7.6 a przntă un lmtator parall cu dodă Znr, b - lmtator parall cu dod Znr în opozţ, ar c - lmtator dublu parall cu dod Znr. O problmă car apar în tmpul funcţonăr amplfcatorulu st dată d capactata d şuntar a lmtatorulu parall d p ntrar (afctând răspunsul dnamc). S ţn sama d capactata propr mar a dod Znr. Pntru a îmbunătăţ funcţonara dnamcă s utlzază dod d comutaţ în sr cu dodl Znr. P baza acst obsrvaţ s poat constata un răspuns dnamc ma bun pntru lmtatorul dn fg. 7.6 c faţă d cl dn fg. 7.6 b, dş caractrstcl statc sunt practc dntc. Lmtatoar prn racţ Pntru o sr d aplcaţ s prfră scădra câştgulu amplfcatorulu la crştra tnsun d şr pst o anumtă valoar. Acst lucru poat f obţnut prn utlzara unor crcut c ralzază lmtara prn racţ. P baza acstu prncpu, s przntă în contnuar două mtod: mtoda raportulu d rzstnţ ş mtoda lmtăr prn racţ cu dod Znr. Mtoda raportulu d rzstnţ. O varantă d lmtator d acst tp st przntată în fg. 7.7 a, ar în fg. 7.7 b s dă caractrstca statcă a amplfcatorulu cu lmtator. Fgura 7.7 În cazul acstu lmtator, crcutul dvzor rzstv d racţ ralzază d fapt un crcut smplu d lmtar sr. Dtrmnăm în contnuar caractrstcl lmtatorulu. Obsrvăm că doda D încp să conducă atunc când tnsuna j dpăşşt tnsuna d conducţ drctă p dodă V f. Dtrmnăm ma întâ xprsa tnsun j : + V + V = =, = = o o 3 4 j o 3 3 o

12 PELEGEEA 0 j j + V = + o 3 o 3 o 3 o 3 V = zultă în fnal pntru tnsuna j forma (7.): Aparat Elctronc d Măsurar ş Control (7.) Fnomnul d lmtar apar atunc când s ralzază galtata (7.): j = V = V f momnt în car tnsuna d şr o capătă valoara d lmtar V L : o L Înlocund j cu xprsa dn rlaţa (7.), rzultă: V V, ( ) L 3 Vf = Vf + 3 = VL 3 V + 3 zultă în fnal xprsa (7.3) pntru tnsuna d lmtar V L : V V V 3 3 L = + + f Conform fg. 7.7 b, câştgul dnanta ntrăr în acţun a lmtăr st F /, ar după lmtar st ( F 3 ) /. S mpun 3 «F, stuaţ în car panta în rguna d lmtar capătă valoara aproxmatvă 3 / ş poat f făcută aproap zro dacă 3 «. Doarc valor rdus pntru 3 (solctând un curnt rdcat dn tajul d şr al amplfcatorulu opraţonal) nu sunt practc, s înlocuşt doda cu un tranzstor, rzultând schma dn fg (7.) (7.3) Fgura 7.8 ranzstorul Q asgură curntul ncsar în nodul nvrsor, în tmp c în bază ar nvo d un curnt mc. Prn fct d tranzstor panta în zona d lmtar s rduc d β or faţă d lmtatorul cu dodă, în condţl în car solctara în curnt a tajulu d şr dn amplfcator rămân nschmbată. În cl c urmază s dmonstrază scădra valor pant în rguna d lmtar: = +, <<,, = β = β F E F E E E C B B

13 Aparat Elctronc d Măsurar ş Control PELEGEEA 0 Condţa F «E st mpusă d buna funcţonar a lmtatorulu. Consdrăm că în domnul d lmtar al crcutulu tnsuna d şr o ar o valoar sufcnt d mar pntru a f valablă condţa V L» V BE. Putm scr: B o = V β o BE o o E = β o 3 β 3 S obţn prn urmar o lgătură într tnsuna d ntrar ş ca d şr în rguna d lmtar d forma (7.4): V V V 3 3 L = + + BE S poat trag concluza mdată că panta s-a rdus d β or faţă d crcutul cu dodă, ca c consttu un avantaj mportant al acstu tp d lmtator. Folosnd aclaş raţonamnt ca la lmtatorul cu dodă, s poat arăta mdat că valoara la car s lmtază tnsuna d şr st (7.5): Acţuna lmtatorulu apar când tnsuna j atng valoara tnsun d tăr a joncţun mtoar V BE. Lmtatoarl prn racţ funcţonând p mtoda raportulu d rzstnţ sunt dstul d utlzat datortă uşurnţ cu car s poat vara nvlul d lmtar. Dacă s dorşt o lmtar lnă, gradată, s utlzază crcutul dn fg. 7.7 a, ar pntru cazul un lmtăr bruşt, s prfră crcutul dn fg. 7.8 a. Un najuns al acstor lmtatoar îl consttu dpndnţa nvlulu tnsun d lmtar d tmpratură, întrucât, aşa cum rzultă ş dn rlaţl (7.3), (7.5), în xprsa valor V L apar un trmn snsbl cu tmpratura V f sau V BE. Un alt najuns (manfstat într-un număr mult ma rstrâns d stuaţ) îl consttu faptul că tnsuna V L nu poat căpăta valor ma mc dcât V f, rspctv V BE. Capactata paraztă a acstor lmtatoar poat f făcută foart mcă folosnd dspoztv d comutaţ, asgurând astfl prformanţ rdcat în înaltă frcvnţă. (7.4) (7.5) Lmtara prn racţ cu dod Znr. Prncpul acstor lmtatoar st przntat în fg. 7.9 a, c (schml lctrc a două amplfcatoar cu lmtar). În fg. 7.9 b, d s dau caractrstcl statc al crcutlor. Ambl lmtatoar lucrază satsfăcător la frcvnţ joas. Crcutul dn fg. 7.9 c ar o capactat paraztă ma rdusă (dacă s utlzază dodă d comutaţ) ş asgură prformanţ ma bun în înaltă frcvnţă. Pntru o bună lmtar, rzstnţa dod în star d conducţ trbu să f ngljablă în raport cu F, ar în star blocată, mult ma mar. Pntru a vta dstorsunl caractrstc d transfr atunc când tnsuna d şr s aprop d tnsuna d lmtar, trbu ca doda Znr să prznt un cot cât ma ascuţt. Dacă s dorşt o tranzţ bruscă într rguna actvă ş ca d lmtar a amplfcatorulu, s poat utlza o schmă ca ca przntată în fg. 7.0 a. Caractrstca statcă a acstu crcut, przntată în fg. 7.0 b, st asmănătoar cu ca dn fg. 7.9 b. Schma st o varantă cu două braţ (în opozţ) a lmtatorulu dn fg. 7.9 c, cu adăugara un polarzăr xtroar. Acasta asgură tranzţa ntă într cl două rgun d funcţonar al amplfcatorulu. 3

14 PELEGEEA 0 Aparat Elctronc d Măsurar ş Control Fgura 7.9 Soluţa lmnă nconvnntul lăţm rlatv mar a cotulu dodlor Znr (d ordnul,...,, V pntru o tnsun V z d la 8 la V - uzuală pntru lmtar). În varanta fără polarzara nţală a dodlor Znr zona d tranzţ dntr rguna actvă ş ca d lmtar a amplfcatorulu ar mărma gală cu ca a cotulu dod Znr. Prn polarzara prvăzută la crcutul dn fg. 7.0 a, dodl Znr sunt în rguna stablzatoar (după cot) încă înant ca să s atngă tnsuna d lmtar. Fgura 7.0 ranzţa d la rguna actvă a amplfcatorulu la ca d lmtar s fac prn dschdra dodlor (ntrar în conducţ drctă), dc într-un ntrval mult ma îngust dcât lăţma cotulu d la dodl Znr (practc 0, V, d la 0,4 la 0,6 V). Lmtatoarl prn racţ sunt folost atât pntru protjara tajlor d şr al amplfcatoarlor împotrva suprasarcnlor, cât ş pntru vtara ntrăr în saturaţ, cu scopul obţnr unor paramtr supror în cazul unor taj d comutaţ, cum ar f la amplfcatoarl cu modular-dmodular. Acastă utlzar practcă a lmtatoarlor prn racţ rzultă dn valorl mportant p car pot să l atngă tmp d rvnr dn saturaţ a amplfcatoarlor opraţonal, aşa după cum s poat constata ş dn datl d catalog. Evtând ntrara în saturaţ a tajlor d şr a opraţonallor s lmnă dn tmpul d comutaţ tmp d rvnr dn saturaţ, prmţând o crştr smnfcatvă a valor maxm a frcvnţ d lucru. În acst caz comutaţa s va fac într două stăr actv al opraţonalulu, tmpul d comutaţ dpnzând practc numa d paramtrul slw-rat. 4