ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ. АЦП И ЦАП.

ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ

Примеры решения типовых задач

1. Для синусоидального напряжения U(t) = U_msin(ωt) определить среднеквадратическое, средневыпрямленное значения напряжения.

Решение.

Среднее значение синусоидального напряжения

Среднеквадратическое значение

Средневыпрямленное значение

2. Определить коэффициенты формы и амплитуды для однополупериодного и двухполупериодного выпрямления для сигнала, приведенного в примере 1.

Решение.

Коэффициент формы при двухполупериодном выпрямлении

При однополупериодном выпрямлении среднее значение выпрямленного напряжения вдвое меньше, поэтому коэффициент формы вдвое больше

.

Коэффициент амплитуды синусоидального напряжения

.

3. Резисторы веса, использованные в структуре ЦАП, имеют номиналы (N = 3).

Рис. 2.1. ЦАП с резисторами веса

Определить выходное напряжение для комбинации K₃K₂K₁K₀ = 0001 (замкнут ключ K₀).

Решение.

Задачи

1. Определить средневыпрямленное и среднеквадратическое значение сигнала

Рис. 2.2. Гармонический сигнал положительной полярности

2. Определить средневыпрямленное и среднеквадратическое значение сигнала

Рис. 2.3. Прямоугольный импульс

3. Определить средневыпрямленное и среднеквадратическое значение сигнала

Рис. 2.4. Линейно-нарастающее напряжение

4. Определить средневыпрямленное и среднеквадратическое значение сигнала

Рис. 2.5. Ограничение сигнала сверху и снизу

5. Определить средневыпрямленное и среднеквадратическое значение сигнала

Рис. 2.6. Изменения сигнала по экспоненциальному закону

6. Определить коэффициенты формы и амплитуды для сигналов, приведенных в примерах 1, 2, 3.

7. Определить коэффициенты формы и амплитуды для сигналов, приведенных в примерах 4, 5.

8. Синусоидальное напряжение U = 14 sin(ωt) подается на вольтметры средневыпрямленного значения с одно- и двухполупериодным выпрямителем амплитудного и среднеквадратического значения. Рассчитать градуированные коэффициенты для данных приборов для регистрации среднеквадратического значения.

9. Рассчитать сопротивление R и емкость С для пикового детектора, предназначенного для измерения напряжения частоты 100 кГц, чтобы относительная погрешность не превышала 1 %.

10. Производится измерение напряжения на делителе, состоящего из резисторов R₁ = 10 кОм и R₂ = 100 кОм. Выходное напряжение снимается с резистора R₂ и поступает на вход вольтметра с входным сопротивлением
1 МОм. Определить погрешность измерений за счет параллельного подключения входного сопротивления.

11. Входное сопротивление амплитудного детектора с закрытым входом равно 20 кОм. Сопротивление R, подключенное параллельно диоду, равно 50 кОм. Определить величину резистора фильтра Rф, если емкость
Сф = 0,1мкФ, а fн = 10 кГц.

12. Частота следования счетных импульсов в АЦП равна 1 МГц. Определить относительную и абсолютную погрешности дискретности, связанной с квантованием интервала

Т_х = 10 Т_с2; 15 Т_с2; 20 Т_{с2 .}

13. Перевести в двоичную систему счисления значения напряжения
112,4 мВ при образцовом напряжении

∆U_кв = 1 мВ.

14. Перевести в двоичную систему счисления значения напряжения 83,1 мВ при образцовом напряжении:

∆U_кв = 1 мВ.

15. Определить напряжение U_вых для типового примера 3, при следующих комбинациях K₃K₂K₁K₀ = 0011, K₃K₂K₁K₀ = 1111, если Е = 10 В,

ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И МОЩНОСТИ.

ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ

Примеры решения типовых задач

1. Определить значение добавочного резистора для измерения постоянного напряжения 50 В микроамперметром с внутренним сопротивлением
400 Ом и пределом измерений 500 мкА.

Решение.

.

2. Коэффициент передачи разностного сигнала операционного усилителя Kp = 50. Коэффициент ослабления синфазного сигнала K_oc.cф = 10⁵. Напряжения на входах усилителя равны соответственно U_{вх 1} = 1,01 В и
U_{вх 2} = 0,99 В. Определить выходное напряжение и его погрешность.

Решение.

В данном случае погрешность составляет 0,05 %. Если взять
K_oc.cф = 100, то погрешность составит 50 %.

3. Определить среднее значение мощности за период повторения импульсов с амплитудными значениями напряжения и тока 20 В и 0,5 А длительностью τ = 0,5 мкс и периодом повторения 2,5 мкс.

Решение.

Находим импульсную мощность

Среднее значение мощности за период

Задачи

1. Определить значение добавочных резисторов для измерения постоянных напряжений 10 В, 50 В, 100 В миллиамперметром с внутренним сопротивлением 200 Ом и пределом измерений 100 мА.

2. Суммарный коэффициент передачи вольтметра среднеквадратического значения с термообразователем . Значение измеренного напряжения U_х = 1 мВ. Выходное напряжение U_вых = 0,97 В. Определить относительную погрешность преобразования.

3. Напряжение U_х = 0,5 В измеряется вольтметром, основанным на компенсационном методе измерений. Отношение сопротивления резистора к сопротивлению установленного резистора . Определить значение напряжения источника постоянного тока компенсатора.

4. Измерение напряжения осуществляется по схеме двухполупериодного выпрямления (рис. 3.1). Выходное напряжение U_вых = 1 В. Сопротивление
R3 = 100 Ом, R1 = R2 = R = 1 кОм. Коэффициент формы К_ф = 1,11. Определить значение входного напряжения U_х.

Рис. 3.1. Вольтметр двухполупериодного выпрямления

5. Коэффициент передачи разностного сигнала операционного усилителя К_ф = 100. Коэффициент ослабления синфазного сигнала K_oc.cф = 10⁵.
Напряжение на входах усилителя ровны соответственно U_{вх 1} = 0,57 В и
U_{вх 2} = 0,51 В. Определить входное напряжение и его погрешность.

6. Входное сопротивление полупроводникового детектора при измерении переменного напряжения U_m = 1 В R_вх = 5 кОм. Определить амплитуду тока первой гармоники и угол отсечки.

7. Величина сопротивления, шунтирующего конденсатор в схеме амплитудного полупроводникового детектора, равна 20 кОм. Сопротивление открытого диода r_д = 40 Ом. Величина постоянной составляющей напряжения U ₌ = 0,5 В. Определить величину амплитуды напряжения, поданного на вход детектора.

8. Определить погрешность измерения выходного напряжения дифференциального усилителя (рис. 3.2), если R1 = R3 = 1 кОм, R2 = R4 = 100 кОм, напряжения смещения е_см = 3 мВ. Значения входных токов операционного усилителя равны соответственно i ₊ = 0,1 мкА, i _– = 0,095 мкА.

Рис. 3.2. Дифференциальный усилитель

9. В электрической цепи выделяется мощность электрического сигнала, представляющего собой сумму гармонических составляющих. Среднеквадратическое значение напряжения и тока определяется следующими выражениями

[B], [A], n = 4.

Фазовый сдвиг между напряжением и током равен . Постоянные составляющие напряжения и тока равны U ₀ = 20 В, I ₀ = 2 A. Определить активную мощность сигнала.

10. Производится измерение уровня мощности СВЧ-сигнала ваттметром поглощаемой мощности. Значение P_под = 0,1 Вт. Коэффициент преобразования ваттметра η = 0,9. Оценить погрешность измерения мощности при коэффициентах стоячей волны со стороны генератора и нагрузки, равных соответственно КСВ_г = 1,1 и КСВ_н = 1,2 по сравнению с согласованным режимом работы.

11. Определить мощность СВЧ-сигнала, измеренную терморезисторной головкой с сопротивлением R_т = 200 Ом, если величины токов при отсутствии колебаний СВЧ и при подаче уровня измеряемой мощности равны соответственно I ₀ = 1 мA и I ₁ = 0,85 мA.

12. Оценить среднеквадратическую относительную погрешность измерения импульсной мощности косвенным методом, если среднеквадратические относительные погрешности измерений средней мощности длительности импульса и частоты их следования составляют соответственно
δ_Рср = 0,05, δ_τ = 0,03, δ_Fc = 0,08.

13. В отсутствии стоячих волн кпд линии передачи η₀ = 0,9. Определить кпд и мощность, поступающую в нагрузку, коэффициент отражения от которой К_отр = 0,2, а мощность на входе линии P_вх = 10 Вт. Оценить погрешность измерения мощности по сравнению с согласованным режимом.

14. В согласованном режиме кпд линии передачи η₀ = 0,5. При подключении нагрузки КСВ = 10. Определить кпд линии передачи.

15. Определить мощность СВЧ-сигнала, измеряемого калориметрическим ваттметром, в котором расход воды составляет , а разность температур на входе и выходе ∆ Т = 10°.

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: