申忠如《电气测量技术》电工量计.ppt
,光耦基本应用3 自动控制,光耦基本应用3 开关电源,光耦在开关电源中的应用,1.常用元器件基础,R、C构成的高压分压器,Vi,Vo,C1,C2,R1,R2,高频电压的测量,示波器,问题：为使输入至示波器的信号不失真，图中R1、C1、R2、C2应满足什么关系？（注：忽略示波器的输入阻抗）,4,2.4 比较器,（1）常用比较器及其使用,用作比较器的器件,输出形式,比较器的使用,比较器的振荡问题,5,2.4 比较器,t,Vin,Vref,V0,振荡,+,-,Vref,Vin,V0,比较器输出转换期间的振荡,6,2.4 比较器,7,2.4 比较器,AC220V,+,T1,R1,R2,Rt,R4,R5,J,T2,温度控制电路,VCC,+,-,2.4 比较器,（2）迟滞比较器（）,设计公式：,时：,（高电平）,2.4 比较器,（3）窗口比较器,2.5 差动电压放大器,（1）标准差动电压放大器,2.5 差动电压放大器,（1）仪表放大器,电路组成,参数设计,R4/R5=R6/R7,R1=R2，R4=R5=R6=R7,2.5 差动电压放大器,电路性能特点,高共模抑制比、高输入阻抗和低失调.,（1）问题提出,2.6 精密整流电路,（2）设计思想,2.6 精密整流电路,2.6 精密整流电路,（3）半波精密整流电路,2.6 精密整流电路,（4）全波精密整流电路,18,2.7 信号变换电路,（1）在信号传输线中，直流不受交流感应影响，易于解决 仪表的抗干扰问题；（2）直流不受传输线路的电感、电容及电荷性质的影响，不存在相位偏移问题，使接线简化；（3）直流信号便于A/D转换.,统一标准信号采用直流信号的优点？,（1）电流电压变换（I/V）电路,+,Ef,Rf,8,e0,i,i,Zi,ei,2.7 信号变换电路,I/V变换电路,1A,10A,100A,1mA,F.S.,全量程,输入端,+,1k,5k,5k,e02,e01,Cf,+15V,-15V,输入保护电路,+,Cf,+15V,-15V,-15V,+15V,5V,5V,950k 100k,95k 10k,9.5k 1k,0.95k 0.1k,10k,3.3k,3.3k,100k,Rf,4558,A,714,8,8,防止振荡,20k,输出端,21,（2）V/I变换电路,2.7 信号变换电路,（1）电压很容易受到干扰，而电流不易被干扰；（2）小电压信号不易远距离传送;（3）给一些小型传感器供电.,在工业环境下常把传感器输出信号转换为电流信号？,22,（2）V/I变换电路,2.7 信号变换电路,0-10mA V/I变换电路,23,2.7 信号变换电路,4-20mA V/I变换电路,（2）V/I变换电路,令 UN=UP 当 R1=R2,R4=R5时，有,2.7 信号变换电路,2.8 实例分析,（1）TL431应用交流稳压电源,（3）窗口比较器应用电压正常范围指示电路,（4）差动放大器应用霍尔传感器的基础放大器,（5）迟滞比较器应用光电式电流互感器的供电电源（发明 ZL03111514.4）,（2）温度传感器应用热电偶的冷端补偿,2.8 实例分析,（1）TL431应用交流稳压电源,2.8 实例分析,（2）温度传感器应用热电偶的冷端补偿之一,2.8 实例分析,（2）温度传感器应用热电偶的冷端补偿之一,接入前的回路电势EAB(t,t1)=EAB(t,t0)-EAB(t1,t0),接入后的回路电势EAB(t,t0)-EAB(t1,t0)+e1,其中，补偿电压 e1=273.15R1+R1t1(V),令，R1t1(V)=EAB(t1,t0),则，接入后的回路电势EAB(t,t0)+273.15R1,2.8 实例分析,（2）温度传感器应用热电偶的冷端补偿之二,如图，K型热电偶，将0500的温度转换为05V的电压信号。已知1对应热电偶输出电压40V，500对应输出电压20.64mV。求：,信号电路增益 AV；描述电路个部 分作用；如何实现热电 偶断线检测功 能的？为何要 求运放输入偏 置电流小？,（3）窗口比较器应用电压正常范围指示电路,2.8 实例分析,2.8 实例分析,标准差动放大器,仪器放大器,（4）差动放大器应用霍尔传感器的基础放大器,2.8 实例分析,（5）迟滞比较器应用光电式电流互感器的供电电源（发明 ZL03111514.4）,电流源/电压源的一般方法,(a),(b),电流源/电压源的改进方法,2.8 实例分析,电流源/电压源的改进方法,2.8 实例分析,电源的工作过程分析,Uin,IL,I,Ig,Ig3Ig2Ig1,DW支路和GT1-2间形成的负反馈作用，使Uin在U1U2间波动,当UinU1时,T2/(T1+T2）=1(IL+Ig)/(I+Ig),由式(a)和(b)得:,Uin,I,当UinU2时,C（U2-U1）=(IL+Ig)T2(a),Q=C U；Q=I t,I T1=C（U2-U1）+IL T1(b),2.8 实例分析,2.8 实例分析,T2期间GT1-2导通，它以较大的导纳切入CT次级参与分流；T1期间GT1-2截止，它的等效导纳近似于零，不参与分流,T2/(T1+T2）=1(IL+Ig)/(I+Ig)的物理意义,T2/(T1+T2）相当于CT次级电流为I时的GT1-2等效导纳（平均）值或分流能力，它受控于CT的次级电流I,取GT1-2导通时的等效导纳或分流能力为1,则 T2/(T1+T2）的物理意义在于:,Uin,I,Ig,IL,固态继电器输出的电压波形,2.8 实例分析,2.8 实例分析,电流源/电压源的改进方法,电源CT,分 流 器,整流滤波器,取样电路,稳压器,滤 波 器,隔离驱动电 路,继电器J1,控制CT,基准电压电 路,迟 滞比较器,继电器J1线 圈,高压母线,OECT高压侧电 路,驱动器,电流/电压转 换 器,（2）,基准电压电 路,迟 滞比较器,J1-1,J1-2,（1）,DC/DC,V+,V-,电源CT变比控制单元,电源变换与稳压单元,c,b,a,一种光电式电流互感器的供电电源（发明 ZL03111514.4）,一种适应母线电流动态范围宽的光电式电流互感器供电电源.中国电机工程学报,2006,26(19):160-164,本章小结,（1）掌握元器件应着重“类型-结构（等效电路）-主要参数-作用-典型应用-使用注意事项”等几方面；（2）元器件是组成测量装置的基本元素，正确地选用元器件是设计测量装 置的重要环节，所以选用元器件应遵循一些原则；（3）电阻、电容、电感是电路中最常见的元件，它们都具有分布参数，并 对高频电路产生影响；（4）在测量电路设计中，应关注运算放大器的带宽、共模抑制比、失调、飘逸和功耗等参数；（5）积分器的特性是衰减交流信号成分，对直流信号增益大，在测量电路 中常用于消除运放的直流失调漂移；（6）光电耦合器在检测电路中广泛应用，其输入端与输出端是通过光传递 信号，可电隔离，有线性和非线性光耦。传输速率、CTR 和隔离电压 是其重要参数；,本章小结,（7）电压输入型传感器的“前置放大器”宜选用同相放大器；（8）阻抗匹配电路的类型类型有，其作用分别是；（9）提高测量电桥的灵敏度措施是（10）比较器是控制电路中的常用器件，常规比较器在比较基准附 近输出存在振荡现象，在某些场合为避免其带来的问题可采 用迟滞比较器；（11）差动电压放大器在测量电路中的首要任务是消除共模干扰，所以其最重要特性就是共模抑制比（CMRR）；（12）仪表放大器由两级组成，前级是由两个同相放大器，后级是 标准差动放大器，其性能特点是高共模抑制比、高输入阻抗 和低失调，所以它可有效抑制运放的输入失调和外界共模干 扰信号；,（13）精密整流电路的设计思想是把二极管置于运算放大器组成的负 反馈环路中，来削弱二极管压降的影响，提高整流精度；（14）目前世界各国均以直流信号作为统一信号，并将直流电压05V 及直流电流010mA或420mA作为统一标准信号；（15）在工业测量中，因电压容易受到干扰，所以，在这种情况下，一般将直流电流010mA或420mA作为统一标准信号。,本章小结,本章思考题,（6）目前世界各国均以直流信号作为统一信号，并将直流电压（）V及直流电流（）mA或（）mA作为统一标 准信号；,（2）统一标准信号采用直流信号的优点？,（3）在工业测量中，为什么常把传感器输出信号转换为4-20mA信号？,（4）电压输入型传感器的“前置放大器”宜选用（）；,（7）（）易实现高输入阻抗；a.同相放大器，b.反相放大器,（5）积分器的特性及其在测量电路中的作用？,（1）标准差动电压放大器和仪表放大器的电路组成及其特点？,
