přednáška 04

Elektrická měření IEMRE-4

Analogové převodníky, analogové měřicí převodníky

Ve studijním textu jsou probrány základní typy převodníků analogových signálů používaných v měřicích řetězcích. Jejich základem je operační zesilovač a proto jsou uvedeny jeho základní vlastnosti, které jsou podstatné pro aplikace v měřicí technice. Je popsán vliv záporné zpětné vazby na přenosové vlastnosti operačního zesilovače. Text obsahuje zapojení invertujících i neinvertujících převodníků, rozdílového zesilovače, hysterezních členů a to včetně odvození vztahů mezi vstupními a výstupními signály.

Převodníky jsou v obecném pojetí členy, které provádějí přeměnu jednoho signálu na signál jiného druhu. V podstatě každý člen měřicího řetězce je převodníkem – snímače s elektrickým výstupem transformují měřenou veličinu např. na el. napětí, zesilovače malý napěťový signál převádějí na jinou napěťovou úroveň, komparátory porovnávají napěťové signály podle jejich okamžité úrovně, ….

Podle druhu převodu signálů rozlišujeme

• převodníky fyzikální (snímače – převádějí elektrické nebo neelektrické veličiny na

veličiny elektrické, pneumatické, hydraulické, ….)

• převodníky úrovňové (vstupní veličinu zesilují a převádějí na veličinu stejného druhu

ale na jiné úrovni)

- převodníky signálové (fyzikální veličinu převádějí na signál stejné podstaty, ale odlišného průběhu)

Předmětem našeho zájmu jsou převodníky elektrické, tj. převodníky, jejichž vstupním i výstupním signálem je elektrická veličina – napětí , proud nebo odpor.

Za základní požadavky, kladené na elektrické převodníky považujeme:

• definované, přesné zesílení

• převodní charakteristiku lineární nebo jen málo odlišnou od lineární

• pro některé typy vysokou vstupní impedanci, pro jiné typy malou vstupní impedanci

• časovou stálost

• pro některé typy malou výstupní impedanci, pro jiné typy vysokou výstupní impedanci

• vhodnou citlivost

Za základní el. převodníky považujeme

1. převodník napětí/napětí U/U

2. převodník proud/proud I/I

3. převodník napětí/proud U/I

4. převodník proud/napětí I/U

a)

A = U2/U1 …… napěťové zesílení převodníku [.]

Vyžadované vlastnosti: - vysoká vstupní impedance (vstupní odpor) Rvst→∞

- velmi malá výstupní impedance (výstupní odpor) Rvýst→0

Převodník těchto vlastností nezatěžuje předcházející člen a na výstupu se chová jako ideální zdroj napětí.

2)

A=I2/I1 ...... proudové zesílení převodníku [.]

Vyžadované vlastnosti: - velmi malá vstupní impedance Rvst→0

- vysoká výstupní impedance Rvýst→∞

Převodník těchto vlastností nezkresluje proud I1, který je odebírán z předcházejícího členu

a na výstupu se chová jako ideální zdroj proudu.

3)

A=I2/U1 …… zesílení převodníku [S]