带反馈检测系统的高输入阻抗峰值检测电路

带反馈检测系统的高输入阻抗峰值检测电路 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 带反馈检测系统的高输入阻抗峰值检测电路 总第,,卷第,,,期 ,,,,年 电测与仪表 ,,,;,,,;,,,,,,,,,,,,,,，,,,,,,,,,,,,,, ,,,(,,,,(,,, 第,期 ,,,(,,,, ? ? 贺毅，王春勇 (南京理工大学自动化系，南京,,,,,,) 摘要:就电力系统中常用的一种由尺、,、,组成的阻抗设备的阿、尺了频率特性的自动化测量 方法、测试精度及后期的数据处理进行了研究与探讨，设计出带有反馈检测系统的高输入阻抗的峰值检测电路。 关键词:阻抗;频率特性;反馈;自动化测试;数据处理中图分类号:,,,,,(,,, 文献标识码:, 文章编号:,,,,,,,,,(,,,,),,,,,,,——————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,, ,,,,;,,;,;,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,;,,,,,,, ,, ,,(,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,; (,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,;,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,，,,,,,,, ,, ,,,,,,，,,,,,) ,,,,,,;,:，,,,,,,,,,,,,,,？,,,;,,,,,,,,,,, ,, , ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,？,,,,,,, ,,,;,,;,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,，,— ;,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,， ,,,;,,,,, —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,,,, ,,,;,,, ,,,？,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,，,,,;,,;,,,,, ,,,,,,;,,,,,,,,,,,(,,,,,,;,—;,,;,,,, ,,,— ,,,,,,,,,,,, , ,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,;,,;,;,,;,,,,,,, ,,,,,,,;,,;,,,,,,,( ,,,(,,,,;,,;,,,,,,,, ,,,,,:,,,,,,,;,;,,,？,,,;, ,,,,,,,,;,,,,,,;,;,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,;,,,,,,,;,,, ,问题的提出 为保证电力系统通信质量，常常要对一种由月、 ,胁，时，认为是谷点，同样测出,、巩、乩的电压值。当遇到第二个最大值,。:时，认为是第二个谐振峰点，此时测出,、以、乩的电压值。经计算后，分别得到峰点、谷点的,与尺值。这种方法—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 的缺点是测量误差很大。首先真空管毫伏表的内阻在各电压档上是不同的;其次是操作者引起的读数误差。且由于测 被测阻抗电路 ,，( ,、,组成的阻抗设备的,承尺了频率特性进行测 量。现场用的阻抗测量方法如图,所示。 ,, 信号源 ? 量间隔造成的数据非连续性，易使珂特性曲线峰、 谷点疏远，所以测量时间较长，测量结果不直观。 , 以 ,。白 , 为解决这些问题并实现测试自动化，我们确定了研制目标和方向，并完成了这一自动化测试系统中测量电路部分的设计任务。,测量方法的确定 根据图,所示测试原理图，将被测阻抗电路,看作是一个由,、,、,构成的二端口网络，其阻抗、电阻分量的计算公式推导如下。 由图,可知 图,阻抗测量电路 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 图中，,,,,,,,,,是去谐电阻，,，,,,,,,为,,电压的采样电阻。 在现场，为了快速判断在阻塞频带内被测电路阻抗值的大小，只要在被测电路两端跨接真空管毫伏表，调节振荡频率，使之在一定频率范围内变化，当遇到第一个最大值巩。，时，认为是第一个谐振峰点，此时测出?、巩、巩的电压值;当遇到最小值 氓，一, ,, ,, 万方数据 一,,一 总第,,卷第,,,期 ,,,,年 第,期 电测与仪表 ,,,;,,,;,,,,,,,,,,,,,,，,,,,,,,,,,,,,, ,,,(,,,,(,,, ,,,(,(),, “, ,， :竺,,二堡,二～,,:坠,×尺， —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,,,,, 被测电路, 。。,。。。。。,。。。。。。。。。。。。。。一 ,,——————, 信号源 ,,,,,一,,,,,, ) , 巩,,, , :,旦当,,,,, ,,,,,,; , ,:, 图, 测试原理图 将,，,,,,,,,，,,,,,,,,，代入(,)式，得 ,。,,,虬 ,器悟,》,,,得尺。,,詈,;笔一茜一，,,,,一，。。 表达式。测量而得到。 ;,， 式(,)与(,)将是我们用于最终计算,及尺的 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 由咕时耳,,,面，,,比 导出,,,,,,,一，,,,,,,,,×,,, 其中，,。、醍、乩三个电压量是需要经检测电路 (,) 电路中，加上如图,中所示的尺。是为消除信号源的谐波对测量结果的影响，这是必要的。如果信号发生器的谐波衰减在,,,,以上，可不用考虑谐波 的影响。 乩乩 当,、,、,网络谐振时，呈电阻性,:与,,同相位，则(,)式可近似为 在半枷, 所示。 (,) ,对测量放大器的要求 用以测量,。、巩、乩三个电压量的测量放大器，一方面是对微弱信号进行处理，另一个重要的目的是为了提高整个测量系统的输入阻抗，以保证信号源的工作状态不被改变。 针对此设计的测量电路，应具有待测电压工作频率范围宽、幅度差别悬殊及信号源波形失真度较大的特点，对电压测量提出了一系列的要求，主要可 再根据图,，作出各电压之间的矢量图，如图, —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 图,向量图 概括如下。 设电路的阻抗,为 磊,尺,?,由图,矢量图可见 (,)应有足够宽的频率范围 本电路中，交流电压的频率范围从,,,,,, ,,,,,,。 则;,,,,酉,,，,(，,,,,,可,，,,(,,,, 由 ,,,十‰,—,,,,,;,,, (,) (,)应有足够宽的电压测量范围 本电路中，待测电压的下限在,,,,左右，上限在,,左右。随着科学技术的发展，要求测量非常小的电压值，即要求电压测量仪器具有非常高的灵敏度。这就要求所选的放大器既要有良好的幅值放大线性度，又要有良好的频率特性。 (,)应有足够高的测量准确度 ,,)转换(检测)电路，而且当被测电压频率较高时，分布参数的影响不容忽视。再加上波形误差，故即使采用数字式电压表，交流电压的测量准确度目前也 一,,— ( —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,,,，吁,,,,,,,等? ,,::粤 对于交流测量，一般需要通过交流,直流(,,, :—,，，,,—,,,,,。—,—, ,,, ‘尺, 万方数据 总第,,卷第,,,期电测与仪表,,,(,,,,(,,,,,,,年第,期,,,;,,,;,,,,,,,,,,,,,,，,,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,,只能达到,(,,,(,,,量级。所以为提高测量精度，只有通过微机对测量数据进行补偿处理。 (,)应有足够高的输入阻抗 电压测量仪器的输入阻抗就是被测电路的 额外负载，为了使仪器接入电路时尽量减小它的影响，要求仪器具有高的输入阻抗。而交流电压的测量，由于需通过,,,,,转换电路，故其输入阻抗又很难做得很高。这就要求对电路进行合理的设计。 (,)应具有高的抗干扰能力 一般测量工作都是在充满各种干扰的条件 根据实际使用要求，测量电路的设计指标如为具有高输入阻抗反馈型的峰值检测电路，它由五下:个单元电路组成，具体 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 如下。 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ (,)频率范围:,,,,,,,,,,,,;(,),(。是一电压跟随器，其作用是提高整个系(,)输入电压范围:,。为,,，巩为,,,,(,,，统的输入阻抗，以保证测量系统与被测信号源相接 玛为,,,,,,,,,,;时不吸取信号源能量，使信号源的工作状态不被改 (,)输出电压范围:,,,,,,变，且输入信号可按原样输出。由于电压跟随电路反(,),，、巩、以测量精度要求:检测电压相对误馈量大，增益稳定度也高，故它是一种缓冲电路。该差应,,,。电路当输入信号增大到接近正的电源电压时，会使 电路设计, 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 如图,所示。电压跟随器停止工作。 (,)由，,,、,。、,丁、,，，、尺扒尺。。组成加法放大器。 输入信号电压巩及反馈回来的相加电压,通过各自回路输入电阻转换为电流，在“虚地”点相加，流经反馈电阻,，，而转换为输出电压，因而输出电压为输入信号电压之和，即 图,反馈检测系统示意图,,,,,,,媳，，,,,,,,,，,严,,，,,由于,。、觇、地的测量电路相同，在此仅以测量(，;,矗?尺，:(，,，,,)?尺，巩为例，说明测量电路的工作原理。图,为具体的电路图。,(,,,，警)‘碍 在此引入了“反馈”的概念。“反馈”是指一个控在此，取 , 制过程，它能够在系统存在扰动情况下力图减少系,,,,,,—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,母,,,,,统的输出量与输入量之间的偏差，反馈系统就是根则咕巩，,据这个偏差进行控制的。这种反馈原理已被用于控(,)由,。、,:及缓冲放大器,组成二极管峰值制系统，特别是在自动检测系统及一般检测仪器中，检波电路。峰值检波电路的工作原理及误差分析如都得到广泛应用。反馈系统的重要特征是它的闭环前所述，它用来检测变化的输入信号峰值。在实际应结构。一般，人们把用反馈作为基本结构的检测系统用中，基本的峰值检波电路存在一些缺陷，如:检波称为反馈检测系统，并定义为通过检测在闭环中变二极管的正向电压偏离保持电压，不灵敏区发生在量的偏差来检测一个变量系统。在检测系统中采用二极管正向电压部分;当二极管反偏时，随二极管两 端电位差变化而产生不稳定的泄漏电流，使保持的一,,— 万 方数据 总第,,卷第,,,期 ,,,,年 第,期 ,,,;,,,;,, 电测与仪表 ,,,,,,,,,,,,，,,,,,,,,,,,,,, ,,,(,,,,(,,, ,,,,,, —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 峰值电压过早下降，等等。我们采用了如图,所示的反馈电路克服了这些缺陷。 (,)由，,,及,。。、尺扒尺:，、,拍构成差动比例运算放大器(即减法放大器)。它的作用是将被测信号电压经峰值检测后得到的输出电压,(‰)与被测信号相减得到其差值，经反相放大器，,,后与被测信号一同叠加到输入端“,”，以补偿二极管的漏电对测量峰值的损耗。 (,),与,，、,孙,抖构成反相放大器。其作用是将坼加以放大器反相，以便与?叠加后，使经峰值检波器输出的,增加，使,减少，输出量接近或等于输人量。 在峰值检测时，,、,、,,、,形成反馈网络，只要,的输入阻抗足够高，,。的反向漏电足够小，则峰值检测就足够精确。,对测量电路的评定 现以测量纯电阻为例。纯电阻的标称值为,,,， 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 值为,,,(,,。根据纯电阻电路的特点，其 表, 相位差为零，则可直接用欧姆定律得到,，、巩、,之间的数量关系。 (,,,,,((((((((((((((一 ? 信号源 , —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 以占—, 测试实例 誊,,。 重廿,‘ 图, ,,,,,,，,,,(,，,,,,,,,,(,(,) 以,丽, ,，,,×,，,,(,,,,,,, ,,页丽,,丽×,,,峨,,,,, 分别取信号源为,,,,,、,,,,,,、,,,,,,、,,,,,,、,,,,,,，测得,，、巩、以峰值电压，设,，电压测量是准确的，则通过(,,)、(,,)式，可算出巩、乩电压值。在此，将理论计算得到的巩、玛电压值作为真值，则未经计算机处理的巩、,测量结果的相对误差见表 。 ,。 未经计算机处理的检测峰值与理论计算值数据及其误差 对于阻抗电路，还必须考虑分布电容、漏磁和互感以及端子和匝间漏电引起的绝缘电阻等对测量电路及测量结果准确度的影响。由于测定它们每一部分的频率影响量是不容易的，所以对这些影响的处理方法采用综合修正，即对测试数据进行一次性修正。在此，我们借助计算机实现数据处理，其数 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 表, 据处理方法采用符合最,,，，,乘原理的数字滤波法。进行计算机处理后的数据与相对误差见表,。 由上述数据分析结果可见，对测量电路而言，相对?电压其最大相对误差分别为,(,,,,和,(,,,,，在(,,,,,,,,,,,,)。在不考虑外界其它因素可能影响测量精度的情况下，已达到设计提出的指标要求。 (下转) 经计算机数据处理后检测峰值与理论计算值数据及其误差 一,,— 万方数据 总第,,卷第,,,期,,,,年 第,期 电测与仪表 ,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,，,,,,,,,,,,,,,, ,,,(,,,,(,,, ,,,(,,,, 时芯片不进行转换工作，而是在输出数据寄存器中保持上次转换的结果，直到一个非“,,,,”的通道选择地址数被置入输人数据寄存器，即选通一个有效的通道时，芯片进入新的,,,转换的周期中。,应用实例 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,,,,,,,能方便地与多种微处理器连接，下面 ,,,,,,,,,(,，,,,,, ,,(, ,,,,,(,,,,, ,,(,,,,, ,,,,,，,,,,,，,, ;高位结果存于,,中 介绍其与,,系列单片机的应用实例，此例用于新 ,,,: ,,,,,(,，,,,,,,,,, 型便携式烟尘,油烟采样器中，线路连接如图,所 示。 ,,，,,,,;低位数据读取程序段 ,，,,(, ,,,,,:,,, ,,,, 其中,,,,,的,,(,与,,,,,,,的，,, ,,,,, ,,,,,,, ,,(,，,,,(, 端相连，,,(,与,,,,，,,,,端相连接，,,(,与 ,,,, —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,,,,,,端相接，,,,,连接到片选口,,上， ,,,,,(,,,,, ,,，,,,,, 而’,,,,,,,的,,,不与,,,,,的，,,口相连。由 ,,,,,，,,,, ,，,, ;低位结果存于,,中 此根据,,,,,,,的工作原理可知:在采样过程中应 采用诱无效的方式(采样时序如图,所示)，这样可利用蕊端的下降沿来作为读取转换数据的起始信 号。对控制寄存器的编程用,,外接信号来完成。,,,转换结果存于(,,,,)中。 ,, ,,,,,(,，,,, ,,,,,,:,,, ,,, 在这种仪器中，需要对动压、静压、计前压、于,湿球温度、计前温、烟温、室温等多达,个以上的模拟量进行精确采样。,,,,,,,具有,,个采样通道以及多种优良的性能，因此采用,,,,,,,是一个性价比很好的选择。 模式 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,,,,，,,, 参考文献: ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,’,,,,,,(,,,(,,,,( 何立民(单片机应用系统设计,,,(北京航空航天大学出版社(孙涵芳，徐爱卿(单片机原理及应用,,,(北京航空航天大学出 ,。,?:图, 通道选择 ,,, 版社( 作者简介: 潘志东(,,,,一)，男，毕业于杭州应用工业学院，浙江大学在读研究 ,,,,,与,,,,,,,的连接 生，专业为自动化仪器仪表。 收稿日期:,,,,一,,一,, ,,,子程序清单如下: 主程序:,,,,,,, ,,,,,:,,,,,,释,,, ,,,,,(,,,,,,,, ;，,, (刘家新编发) —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,,,,,置低 (上接)此测试电路已在多个开发项目中得到应用，效果很好。 参考文献: ,,,薛弘哗(兼有采集功能的高速数字峰值保持电路的设计,,,(电测与仪表，,,,,(,)( ,,(,;芯片选通端置高 ,，,,,,, ,,,,, ,,,;调用,,,子程序 ,,,:,,, ,,,,,,,, ,，,,;读人,,,通道和输出数据格式选择参数,,，,;在,,中存储该参数,,(,;选通芯片 作者简介: 贺毅，男，南京理工大学自动化系，硕士毕业，从事科研及教学工 作。 收稿日期:,,,,—,,—,, ,,,(,，,,,;,,,或,,,导前判断,,，,,,,;高位数据读取程序段 一,,一 ,,,:,,, —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ (王亚东编发) ,,,,,,,,,，,,(, 万方数据 ——————————————————————————————————————