Convertoare c.a. - c.c.Convertoare c.a. - c.c.

Definiţie - circuite care realizează conversia tensiunii alternative în tensiune continuă cu diferite semnificaţii

Semnale: - 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)

WF - factor de formă WF = Uef / Umed sau WF = Uef / Umed redr

(în regim sinusoidal WF = 1,111 = /2);

CF - factor de creastă CF = Uvârf / Uef

(în regim sinusoidal CF = ).

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)

2

Erori de funcţionare - de liniaritate- de câştig- de offset- de influenţă (deriva termică a

câştigului şi a tensiunii de offset)

Criterii - raport semnal-zgomot maxim;- influenţă minimă asupra sursei de semnal

Locul convertorului c.a.-c.c. într-o structură de măsurare

Forma de undă alternativă simetrică: u+(t) = - u_(t + 0,5 T)

Valoarea medie redresată:

2

0

2

02

0

211

TTT

T

T

med dttuT

dttudttuT

dttuT

tuU

Convertorul de valoare medie

u(t) Circuit de modul

u(t)

(redresor)

u(t)Circuit de mediere

(FTJ)

Dimensionare FTJ: ft << fs min ;

Timp de răspuns: tr = (10...100)Tin

Redresorul bialternanţă cu două AO

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 intrareScalarea în valori efective: R5 = WFxR = 1,111R

Uout

R5

R3

D1

_

+AO 2

_

+AO

D

R

R R4

2

1

1Uin

AB

2C

D

Cm

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

incintã izotermã

tensiunecontinuã

tensiunealternativã

Celula de conversie cu termocuplu

incintã izotermã

tensiunealternativã

tensiunecontinuã

Celula de conversie cu tranzistor bipolar alimentat cu curent constant

Utc ~ ~ U2in / R => Caracteristica de conversie pătratică (neliniară)

Ube=Ube0 – K, (0 ) => Caracteristica de conversie liniarăK - coeficient de temperatură cu valoarea aproximativă 2mV/oC

Varianta cu temperatură variabilă (principială)

+

-A2

D

CR2

R1

+

-A1Uin

CCT1 CCT2

TC1

TC2Uo

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 = U2

o/R2

Uinc.a. si Uoc.c. se compensează reciproc prin efect termic ~ Pd~ U2

ef => Uin ef max / Uin ef min = rad (max/min) (dinamică redusă)Exemplu: max/min=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 = U2

ref / R2 ; U2

e ef = (U2e ef)med = k2[(U2

in/U2o)med]

K

Convertoare RMS-DC cu modelare analogică

Varianta principială

Principiu: Uef = rad{[u2(t)]med} = rad{med[u2(t)]}

Dezavantaj: banda de frecvenţă limitată la cca. 20kHz (BB 4340)

Structură: - multiplicator pentru ridicare la pătrat- filtru trece-jos pentru mediere- multiplicator pentru extragerea rădăcinii pătrate

Varianta cu circuit multifuncţional (AD536, 636,7)

Principiu: x(t) stabilizat => Xef = const =>

Avantaje: - bandă largă de frecvenţă (x1MHz)- eroare mică de neliniaritate (sub 0,5% la 1MHz)

Structură: - circuit multifuncţional pentru ridicarea la pătrat şi divizare- filtru trece-jos pentru mediere

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%

Dezavantaj: - banda de frecvenţă mai redusă: 10...30Hz.......20...100kHz;