Как найти входное напряжение: Электротехника. Найти входное и выходящее напряжение. : Механика и Техника

Содержание

Входное напряжение формула

Схема делителя напряжения является простой, но в тоже время фундаментальной электросхемой, которая очень часто используется в электронике. Принцип работы ее прост: на входе подается более высокое входное напряжение и затем оно преобразуется в более низкое выходное напряжение с помощью пары резисторов. Формула расчета выходного напряжения основана на законе Ома и приведена ниже. Существует несколько обобщений, которые следует учитывать при использовании делителей напряжения. Это упрощения, которые упрощают оценку схемы деления напряжения. Это верно независимо от значений резисторов.


Поиск данных по Вашему запросу:

Входное напряжение формула

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Схема диодного выпрямителя на конденсаторном делителе, понижающая напряжение на выходе в 2 раза

Делитель напряжения


Перед схемотехниками нередко стоит задача получения пониженного напряжения из высокого напряжения. Это можно сделать с помощью делителя напряжения — простой схемы с использованием двух резисторов. С их помощью можно создать выходное напряжение в несколько раз меньшее, чем входное напряжение. Простота и надежность делителя напряжения сделали его схему фундаментальной в схемотехнике.

При ее внедрении необходимо уделить максимум внимания непосредственно схеме и точности расчета напряжения по специальной формуле. Существует несколько вариантов схем делителя напряжения, с которыми можно будет познакомиться ниже. Особенностью каждой из них является наличие двух резисторов и входного напряжения. Резистор, расположенный у плюса входного напряжения, обозначен на схемах R1, расположенный у минуса — R2. Падение напряжения у второго резистора обозначается Uout.

Оно и является результатом работы схемы делителя напряжения. Чтобы произвести расчет напряжения делителя нужно знать значения следующих величин: сопротивление первого и второго резистора R1, R2 и входное напряжение Uin.

Для расчета используется следующая формула:. Знакомые со школьным курсом физики без труда смогут определить, что в основе этого уравнения лежит закон Ома.

Для определения напряжения на выходе делителя выводится формула с использованием силы тока I1 и I2, протекающего через резисторы R1, R В этом уравнении для нас остается неизвестной величина I2, но если предположить, что она равна I1, то наша схема приобретет следующий вид:. В этой схеме неизвестным остается Uin — сопротивление на обоих резисторах R1, R2. Так как они соединены последовательно, то их совместное сопротивление суммируется:.

Делитель напряжения Главная Энциклопедия Arduino Делитель напряжения. Для расчета используется следующая формула: Знакомые со школьным курсом физики без труда смогут определить, что в основе этого уравнения лежит закон Ома. Используя закон Ома, мы получаем следующую формулу для Uout:. В итоге схема делителя напряжения упрощается:.

Делитель напряжения широко используется в радиоэлектронике, приведем несколько примеров: потенциометры; резистивные датчики; фоторезисторы. Смотрите также.


2.2. Входное сопротивление

Делитель напряжения можно представить как два последовательных участка цепи, называемые плечами , сумма напряжений на которых равна входному напряжению. Плечо между нулевым потенциалом и средней точкой называют нижним с него обычно снимается выходное напряжение делителя , а другое — верхним [2]. Различают линейные и нелинейные делители напряжения. В линейных выходное напряжение изменяется по линейному закону в зависимости от входного.

Онлайн расчет с примерами резистивного делителя напряжения. (2 и 3), то получим формулы расчета падения напряжения для делителя Необходимо рассчитать параметры резисторов для делителя, выходное напряжение.

Входное и выходное сопротивление

Делитель напряжения используется в электрических цепях, если необходимо понизить напряжение и получить несколько его фиксированных значений. Состоит он из двух и более элементов резисторов, реактивных сопротивлений. Элементарный делитель можно представить как два участка цепи, называемые плечами. Участок между положительным напряжением и нулевой точкой — верхнее плечо , между нулевой и минусом — нижнее плечо. Делитель напряжения на резисторах может применятmся как для постоянного, так и для переменного напряжений. Применяется для низкого напряжения и не предназначен для питания мощных машин. Простейший делитель состоит из двух последовательно соединенных резисторов:. На резистивный делитель напряжения подается напряжение питающей сети U, на каждом из сопротивлений R1 и R2 происходит падение напряжения. Сумма U1 и U2 и будет равна значению U. В соответствии с законом Ома 1 :.

Делитель напряжения на резисторах. Формула расчета, онлайн калькулятор

Схема делителя напряжения является простой, но в тоже время фундаментальной электросхемой, которая очень часто используется в электронике. Принцип работы ее прост: на входе подается более высокое входное напряжение и затем оно преобразуется в более низкое выходное напряжение с помощью пары резисторов. Формула расчета выходного напряжения основана на законе Ома и приведена ниже. Существует несколько обобщений, которые следует учитывать при использовании делителей напряжения.

Источники вторичного электропитания ИВЭП предназначены для получения напряжения, необходимо для питания различных электронных устройств. Действующее значение напряжения сети переменного тока составляет В.

Делитель напряжения: схема и расчёт

Входное сопротивление ЭП определяется как отношение малого приращения входного напряжения к изменению входного тока. Предположим, что в схеме на рис. Для рассматриваемой схемы входное напряжение — это напряжение на базе транзистора, а входной ток — ток базы. Входное сопротивление ЭП может быть определено по формуле. Из расчета видно, что в общем входном сопротивлении доля первого слагаемого r бэ незначительная, поэтому часто использую более приближенную формулу для определения выходного сопротивления эмиттерного повторителя.

Резисторы, ток и напряжение

Перед схемотехниками нередко стоит задача получения пониженного напряжения из высокого напряжения. Это можно сделать с помощью делителя напряжения — простой схемы с использованием двух резисторов. С их помощью можно создать выходное напряжение в несколько раз меньшее, чем входное напряжение. Простота и надежность делителя напряжения сделали его схему фундаментальной в схемотехнике. При ее внедрении необходимо уделить максимум внимания непосредственно схеме и точности расчета напряжения по специальной формуле. Существует несколько вариантов схем делителя напряжения, с которыми можно будет познакомиться ниже.

Делитель напряжения на резисторах: формула расчета, калькулятор Принцип работы ее прост: на входе подается более высокое входное.

Резисторный делитель напряжения, расчёт, схема, калькулятор

Входное напряжение формула

Под входным сопротивлением прибора устройства понимают сопротивление R ВХ его входной цепи при пропускании через эту цепь тока I вх. При простой модели входного сопротивления по постоянному току R ВХ представляют как величину активного сопротивления. В более сложной модели при работе на переменном токе R ВХ представляют как величину импеданса на определённой частоте сигнала. Эти вопросы относятся к построению эквивалентной схемы входной цепи прибора устройства.

Пример использования термина

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: расширение пределов измерений амперметра и вольтметра

Используя только два резистора и входное напряжение, мы можем создать выходное напряжение, составляющее определенную часть от входного. Делитель напряжения является одной из наиболее фундаментальных схем в электронике. В вопросе изучения работы делителя напряжения следует отметить два основных момента — это сама схема и формула расчета. Схема делителя напряжения включает в себя входной источник напряжения и два резистора. Ниже вы можете увидеть несколько схематических вариантов изображения делителя, но все они несут один и тот же функционал.

Делитель напряжения. В электротехнике очень часто применяются делители напряжения, работу которых можно рассмотреть, применяя правило распределения напряжений.

В радиоэлектронике правило делителя напряжения является простым и важнейшим схемным принципом, используемым для того, чтобы на выходе иметь пониженное напряжение. Простейшим примером является резистивный делитель напряжения, состоящий из двух сопротивлений, включенных в схему последовательно с выводом между ними. Используя входное Uвх, можно получить Uвых, являющееся частью от Uвх. Очень эффективно его применение в электросхемах на постоянном токе и при относительно низких частотах, там, где частотный отклик требуется в широком диапазоне. Потенциальные делители часто размещаются непосредственно после ИП, чтобы обеспечить передачу необходимого сигнала в различные части схемы.

Для того, чтобы получить из исходного напряжения лишь его часть используется делитель напряжения voltage divider. Это схема, строящаяся на основе пары резисторов. В примере, на вход подаются стандартные 9 В.


что это, чему равно, как вычислить

При работе со сложными схемами нужно уметь определять характеристики их отдельных блоков и элементов. В частности, входное и выходное сопротивление. Важно знать, что они из себя представляют, как определяются и какую роль играют в работе устройства.

Понятие входного сопротивления для постоянного тока

Радиоэлектронные устройства могут быть не только относительно, но и очень сложными, состоящими из многих блоков. Однако независимо от сложности устройства, количества используемых в нем деталей, схему можно рассматривать в качестве совокупности простых частей с определенной разностью потенциалов на входе. На выходе блока имеется ещё два контакта, на которых также присутствует напряжение. В первом случае его называют входным, в другом — выходным. Сказанное можно пояснить следующим рисунком.

Входное сопротивление цепи можно легко измерить с помощью вольтметра. Также нетрудно определить силу тока, протекающего между контактами. Для этого достаточно к схеме последовательно подключить амперметр. Получив эти два параметра, по закону Ома можно определить сопротивление схемы. Его называют входным. Иногда при этом рассматривают входное сопротивление длинной линии. Его определяющим свойством является то, что при подключении нагрузки к клеммам источника питания электрические характеристики не меняются.

Устройство блока может быть достаточно сложным, но в рассматриваемом случае не принимаются во внимание особенности его конструкции. Фактически можно представить, что внутри как бы находится резистор с определенным активным сопротивлением, соответствующим измеренному.

Входное электрическое сопротивление рассматривается как общая характеристика конкретного блока. Напряжение на вход может поступать с выхода другого блока или, например, с клемм аккумулятора или батареи.

Что такое внутреннее сопротивление при переменном токе

В предыдущем разделе было рассмотрено чисто активное сопротивление. При наличии в цепи только активного сопротивления фазы напряжения и тока совпадают. В реальных схемах обязательно присутствует реактивное сопротивление, которое делится еще на ёмкостное и индуктивное. Для постоянного тока его значение принято считать пренебрежимо малым и не принимать во внимание при расчёте параметров.

Если используется переменное напряжение на входе, тогда рассматривается полное сопротивление, состоящее из активного и реактивного. Их суммируют, используя правило прямоугольного треугольника. В этом случае один катет соответствует активному сопротивлению, второй — реактивному, а гипотенуза — полному или импедансу.

Важно учитывать, что в цепи с переменным током фаза напряжения сдвигается относительно фазы тока. Сдвиг фаз зависит от соотношения активного и реактивного сопротивлений конкретной цепи.

При отсутствии конденсаторов и катушек индуктивности в цепи емкостным и индуктивным сопротивлениями можно пренебречь и учитывать только активное. В этом случае ток будет следовать за напряжением, одновременно принимая нулевые и максимальные значения.

Если же в цепь включить катушку или конденсатор, создающих индуктивное или емкостное сопротивление настолько большого значения, что активное становится пренебрежимо малым, то сдвиг фаз будет равен π/2.

Так как реактивное сопротивление зависит от частоты поступающего сигнала, то чтобы более точно определить импеданс, необходимо узнать нужные параметры при двух различных частотах.

Следует принимать во внимание, что входное полное сопротивление линии может быть различным в отличающихся температурных условиях. Характер и величина отличий зависит от конкретного устройства рассматриваемого блока. Также требуется учитывать обратное влияние самой процедуры измерения на электрические параметры схемы.

Входное сопротивление зависит еще и от того, каким способом вводится в цепь сигнал обратной связи (ОС). Если этот сигнал отсутствует, то входное сопротивление определяется напряжением и током, присутствующими на входе. В том случае, когда обратную связь вводят по последовательной схеме, сопротивление на входе увеличивается при отрицательной ОС и уменьшается при положительной ОС.

При использовании параллельной схемы введения ОС входное сопротивление уменьшается и при отрицательной, и при положительной ОС. При небольшом сопротивлении в цепи ОС оно может составлять десятые, и даже тысячные доли Ома.

Как измерить

При определении входных параметров блока его устройство не рассматривается, но при этом может возникнуть необходимость провести измерение входного сопротивления. Блок выглядит как чёрный ящик, имеющий две входных и две выходных клеммы. Наиболее простым решением является определение входного напряжения и силы тока. Для простоты можно предположить, что рассматривается постоянный ток. Определить входное электрическое сопротивление в этом случае можно способом, который описан далее.

Найти входное сопротивление можно, разделив напряжение на силу тока. Однако в рассматриваемом случае нужно понимать, что если напряжение подаётся с батареи, то на показания будет влиять внутреннее сопротивление источника тока.

Если в блоке используется конденсатор, то нужно учитывать, что через него ток проходить не будет. С другой стороны, для переменного тока он помехой не является. Для переменного тока в качестве входного сопротивления цепи рассматривается полное сопротивление (импеданс). Оно представляет собой векторную сумму активного (омического) и реактивного (индуктивного и ёмкостного) сопротивлений. Однако его значение будет отличаться при различных частотах. Поэтому процедура измерения является более сложной по сравнению с постоянным током.  В этом случае может быть использована следующая схема.

В данной схеме применён генератор переменного тока, который расположен слева. Его соединяют с исследуемым блоком, подавая на него переменный ток. На одном из соединительных проводов ставится резистор с известным сопротивлением R.

Напряжение измеряют дважды — перед резистором и после него. Пусть его значение будет равно U1 и U2 соответственно. Как известно, при переменном входном токе I(вх) падение напряжения на этой детали составит U2 – U1. С другой стороны оно будет равно I(вх) × R. В результате может быть получена следующая формула:

U2 − U1 = I(вх) × R.

Из этой формулы можно определить величину входного тока:

I(вх) = ( U2 − U1 ) / R.

На вход исследуемого блока поступает напряжение U2:

I(вх) = U2 / R(вх).

Входное сопротивление R(вх) найдем, используя формулу:

( U2 − U1 ) / R = U2 / R(вх).

Определяем значение сопротивления:

R(вх) = R × U2 / ( U2 − U1 ).

Все величины в правой части равенства являются известными или были измерены. Подставив их формулу, можно определить величину входного сопротивления схемы.

Применение описанного здесь способа позволяет точно вычислять входное сопротивление даже в тех случаях, когда оно очень велико.

Выходное напряжение

При рассмотрении упрощённой схемы блока видно, что у него имеется выходное напряжение. Оно появляется на контактах, указанных на изображении справа.

На рисунке показан идеальный источник тока, который, как предполагается, не имеет внутреннего сопротивления. Это означает, что может быть создан сколько угодно большой ток. Имеющийся на схеме резистор нарушает определенную идеальность, ограничивая величину тока при коротком замыкании.

Измерение выходного тока может быть выполнено следующим образом. Напряжение U является известной величиной. При коротком замыкании может быть измерен проходящий по контактам ток. Выходное сопротивление R(вых) определяется по закону Ома. Для его вычисления необходимо напряжение разделить на ток.

Однако этот способ неудобен, так как большой ток нарушает условия функционирования схемы и может привести к поломкам. Поэтому на практике между клеммами ставят дополнительный резистор с известной величиной сопротивления R и только после этого измеряют значение силы тока I и напряжения U2. Предварительно следует определить разность потенциалов U1 с помощью вольтметра. Исходя из закона Ома, получают следующую формулу:

R(вых) = ( U2 – U1 ) / ( U2 / R ).

Практическое применение

Понятие входного сопротивления играет важную роль при согласовании характеристик соединённых между собой блоков. Сказанное можно пояснить на следующем примере.

Предположим, что первым блоком является источник питания. Если к его клеммам присоединён следующий блок, то при практическом определении его входного сопротивления станет понятно, что оно немного меньше расчётной величины.

Это связано с наличием внутреннего сопротивления аккумулятора. Чем оно больше, тем искажение заметнее. Аналогичная ситуация наблюдается при соединении двух любых других блоков. Чтобы передача сопротивления проходила с минимальными потерями, необходимо, чтобы выходное сопротивление предыдущего блока было намного меньше входного у последующего.

С учетом этого обстоятельства необходимо уметь определять рассматриваемые величины, а при создании схемы обеспечивать их правильное соотношение. Если оно будет нарушено, то произойдёт значительное падение напряжения при передаче.

На практике обычно сталкиваются с очень большими значениями входных сопротивлений. В некоторых случаях они могут достигать 1 МОм. Это часто происходит при относительно небольшом входном напряжении. В результате сила рассматриваемого тока получается также небольшой.

В электронике входное и выходное сопротивление играют важную роль. Все качественные измерительные приборы стараются делать с очень высоким входным сопротивлением, чтобы оно минимально сказывалось на измеряемом сигнале и не гасило его амплитуду.

Что касается качественных источников питания, то их выпускают с очень небольшим выходным сопротивлением, чтобы при подключении низкоомной нагрузки напряжение на выходе «не проседало». Но даже если это случится, его можно подкорректировать вручную, используя регулировку выходного напряжения, присутствующую в каждом нормальном источнике питания.

Видео по теме

Как рассчитать максимальную силу переменного тока на входе

Как рассчитать максимальную силу переменного тока на входе
УП-21

Знать максимальный входной ток источника питания полезно при выборе требований к электросети, аварийного выключателя, кабеля питания переменного тока, разъемов и даже изолирующего трансформатора в плавучих блоках. Рассчитать максимальную силу входного тока довольно просто, зная несколько основных параметров и простых математических действий.

Номинальная мощность источника питания высокого напряжения
Для всех источников питания компании Spellman указана номинальная максимальная мощность в ваттах. Это первый нужный нам параметр; получить его можно из техпаспорта изделия. У большей части источников питания компании Spellman максимальная номинальная мощность указана в номере модели. Например, SL30P300/115 — источник питания напряжением 30 кВ с положительной полярностью и максимальной мощностью 300 Вт, работающий от входного напряжения переменного тока 115 В.

КПД источника питания
КПД источника питания — отношение мощности на входе к мощности на выходе. КПД обычно указывается в процентном виде или в виде десятичной дроби меньше 1, например, 80 % или 0,8. Чтобы узнать входную мощность, поделим максимальную выходную мощность на КПД:

300 Вт / 0,8 = 375 Вт

Коэффициент мощности
Коэффициент мощности — отношение реальной мощности к фиксируемой. Обычно он выражается в виде десятичной дроби меньше 1. Реальная мощность указывается в ваттах, а фиксируемая — в вольт-амперах (ВА). У однофазных импульсных источников питания без коррекции коэффициент мощности обычно довольно низок, например, 0,65. Импульсные источники питания без коррекции обладают более высоким коэффициентом мощности, например, 0,85. Блоки питания с активной коррекцией коэффициента мощности могут обладать очень высоким коэффициентом мощности, к примеру, 0,98. В приведенном выше примере используется источник питания без коррекции с питанием от однофазной линии, таким образом:

375 Вт / 0,65 = 577 ВА

Напряжение на входе
Нам необходимо знать входное напряжение переменного тока, для которого предназначен источник питания. В приведенном выше примере оно составляет 115 В. Это номинальное напряжение, в реальности оно указывается с допуском ±10 %. Чтобы предусмотреть наихудший случай с низким напряжением в сети, отнимем 10 %:

115 В – 10 % = 103,5 В

Максимальная сила переменного тока на входе
Взяв 577 ВА и разделив ее на 103,5 В, получаем:

577 ВА / 103,5 В = 5,57 А

Если напряжение на входе однофазное, наш ответ — 5,57 А.

Трехфазное входное напряжение
Источники питания с трехфазным напряжением на входе обладают более высоким коэффициент мощности, чем однофазные. Кроме того, по причине наличия трех фаз, питающих источник, фазовая сила тока будет меньшей. Чтобы узнать силу тока одной фазы, поделим рассчитанную нами силу тока на входе на √3 (1,73).

Рассчитаем данные для следующего примера: STR10N6/208. Из технического паспорта STR узнаем, что максимальная мощность — 6000 Вт, КПД 90 %, а коэффициент мощности 0,85. И хотя STR в силу своей конструкции будет работать с напряжением до 180 В переменного тока, в данном примере его питание будет поступать от трехфазной сети 208 В. Максимальную силу входного тока на одну фазу получаем следующим образом:

КПД источника питания:
6000 Вт / 0,9 = 6666 Вт

Коэффициент мощности:
6666 Вт / 0,85 = 7843 ВА

Напряжение на входе:
208 В – 10 % = 187 В

Максимальная сила переменного тока на входе:
7843 ВА / 187 В = 41,94 А (если бы сеть была однофазной)

Пересчет для трех фаз на входе:
41,94 А / √3 (1,73) = 24,21 А на фазу

Таким образом, у нас есть два уравнения, одно для однофазного и одно для трехфазного напряжения на входе:

Уравнение для максимальной силы однофазного входного тока
Входной ток = максимальная мощность/(КПД)(коэффициент мощности)(максимальное входное напряжение)

Уравнение для максимальной силы трехфазного входного тока
Входной ток = максимальная мощность/(КПД)(коэффициент мощности)(максимальное входное напряжение)(√3)

Данные расчеты входного тока предусматривают наихудший случай, исходя из того, что источник питания работает на максимальной мощности с низким напряжением в линии, а также с учетом КПД и коэффициента мощности.

Определение полного входного сопротивления в цепях переменного тока

Читайте также

Создание входного файла

Создание входного файла Откройте программу pspice.exe (рис. В.3) и выберите позиции меню File, New, Text File, как показано на рис. В.4. Рис. B.3. Пиктограммы на рабочем столе PSpice Рис. В.4. Создание текстового файла на PSpiceПоявится пустое окно с мигающим курсором, позволяющее ввести текст.

Изменение входного файла

Изменение входного файла Чтобы извлечь больше информации из анализа на PSpice, изменим входной файл (с расширением *.cir), добавив две следующие строки..DC VS 24V 24V 24V.PRINT DC I(R1) I(R2) I(R3)и снова запустим процесс моделирования. **** 09/08/99 10:48:54 ******* Evaluation PSpice (Nov 1998) *******First Circuit for PSpice**** CIRCUIT

Анализ цепей переменного тока

Анализ цепей переменного тока Пример для цепи переменного тока показывает некоторые свойства установившегося режима цепи при гармоническом воздействии.На рис. 0.4 показана схема с источником питания 100 В при частоте 100 Гц. Можно считать, что во входном файле приведено

Максимальная передача мощности в цепях переменного тока

Максимальная передача мощности в цепях переменного тока В цепях постоянного тока максимальная мощность, выделяемая в нагрузке, достигается при RL=RS. В цепях переменного тока передача максимальной мощности достигается в том случае, когда значения полного сопротивления

Частотный анализ в последовательно-параллельных цепях переменного тока

Частотный анализ в последовательно-параллельных цепях переменного тока На рис. 2.13 приведена еще одна цепь на переменном токе. Значения параметров: V=100?0° В; R1=10 Ом; R2=10 Ом, L=100 мГн и С=10 мкФ. Предположим, что резонансная частота неизвестна, и ее необходимо предварительно

Цепи переменного тока с несколькими источниками

Цепи переменного тока с несколькими источниками Когда в схеме переменного тока имеется более одного источника питания, вы должны определить относительные фазовые углы источников. Обратите внимание, что в каждой команде, описывающей источник напряжения в примере на рис.

Трехфазные цепи переменного тока

Трехфазные цепи переменного тока Трехфазные схемы переменного тока могут быть рассчитаны по той же методике, что и однофазные, если нагрузка в каждой фазе одинакова (симметричная нагрузка). Когда нагрузка несимметрична, решение становится более сложным. В этом примере

Определение входного сопротивления

Определение входного сопротивления Желательно, кроме того, найти входное сопротивление со стороны источника входного напряжения. Если мы просто используем команду.TF V(4) vsрезультаты будут некорректными. Вы можете это сделать и посмотреть, что получится. Удаление

Z -параметры для цепей переменного тока

Z-параметры для цепей переменного тока Z-параметры для схемы переменного тока, подобной показанной на рис. 12.14, могут быть найдены с использованием PSpice. Мы найдем параметры холостого хода для этой схемы при частоте f=500 Гц. Удобно использовать источник тока в 1 А с нулевым

Цепи переменного тока

Цепи переменного тока Чтобы анализировать цепи переменного тока, которые мы рассматривали в главе 2 (синусоидальный ток в установившемся режиме), нам необходим источник питания VAC из библиотеки источников и компоненты R, L и С из библиотеки аналоговых компонентов.

Цепи переменного тока с несколькими источниками

Цепи переменного тока с несколькими источниками Проанализируем теперь с помощью Capture цепи с несколькими источниками переменного напряжения из главы 2. Создайте в Capture схему, показанную на рис. 14.35, с именем multisrc. Используйте VAC для каждого источника напряжения и установите

Временные диаграммы для цепей переменного тока со многими источниками гармонического сигнала

Временные диаграммы для цепей переменного тока со многими источниками гармонического сигнала Решим теперь предыдущую задачу, применяя компоненты VSIN вместо VAC для источников напряжения V1, V2 и V3. При этом проводится исследование переходного процесса во временной области.

2.1. Токи и напряжения в цепях постоянного тока

2.1. Токи и напряжения в цепях постоянного тока Все напряжения, которые вычисляет PSPICE, являются напряжениями между отдельными точками электросхемы и одной опорной точкой, местоположение которой определяете вы сами, размещая на чертеже схемное обозначение «земли». В

Урок 3 Анализ цепи переменного тока

Урок 3 Анализ цепи переменного тока Изучив материал этого урока, вы научитесь использовать программу PSPICE для расчета линейных цепей переменного тока. Вы сможете моделировать работу электросхем, состоящих из резисторов, катушек и конденсаторов (RLC-схем), находящихся в

10.1.2. Упражнение на определение наименьшего сопротивления

10.1.2. Упражнение на определение наименьшего сопротивления Допустимый ток коллектора BC548B составляет ICmax=200 мА. Определите, какое наименьшее сопротивление должна иметь лампочка при таком токе коллектора, чтобы ее можно было приводить в действие с помощью схемы,

Минимальное входное напряжение — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Минимальное входное напряжение

Cтраница 1

Минимальное входное напряжение соответствует случаю, когда через стабилитрон течет минимальный ток стабилизации.  [1]

Минимальное входное напряжение при f7BX можно найти, исходя из того, что напряжение на базе VT1 складывается из падений напряжения на трех переходах: эмиттер-ных VT2 и VT5 и коллекторном VI1 — и равно примерно 2 4 В. Эмиттерный переход VT1 должен быть заперт; следовательно, прямое напряжение, приложенное к нему, не должно быть больше чем 0 5 В.  [2]

Минимальное входное напряжение С / вх min — наименьшее значение входного напряжения интегральной микросхемы, при котором выходное напряжение соответствует заданному значению.  [3]

Минимальное входное напряжение UBxmln выбирают таким, чтобы собственные помехи и шумы усилителя не маскировали выходной сигнал.  [4]

Минимальное входное напряжение UEX мин — значение напряжения, подаваемое на выводы микросхемы, снижение которого нарушит нормальную работу микросхем.  [5]

Минимальное входное напряжение UBX мин — значение напряжения, подаваемое на выводы микросхемы, снижение которого нарушит нормальную работу микросхем.  [6]

Определим то минимальное входное напряжение, которое нужно подать на вход БПНС при несимметричных к. Будем считать, что два линейных напряжения равны между собой и составляют bUuom, а третье равно нулю.  [7]

Таким образом, минимальному входному напряжению и максимальному току /, при которых падает ИВЫК, соответствует меньшая скважность, при которой больше энергии пройдет со входа стабилизатора на его выход.  [9]

Чувствительность приемника характеризуется минимальным входным напряжением, снимаемым с антенны, при котором обеспечивается заданная выходная мощность. Так, например, высококачественные приемники обладают чувствительностью порядка 1 — 20 мкв, радиовещательные — 60 — 200 мкв.  [10]

Ек, Е и минимальное входное напряжение е Тогда последовательность расчета следующая. Отмеченное обстоятельство следует учитывать при выборе транзистора.  [11]

В табл. 2.16 приведены величины минимального входного напряжения и коэффициента передачи напряжения некоторых типов детекторов. Сеточный и анодный ламповые детекторы применяются только в специальной аппаратуре. Наиболее широкое применение находят ламповые и полупроводниковые диодные детекторы.  [12]

Ra подбирается так, чтобы при минимальном входном напряжении через диод протекал некоторый ток, а R находится, исходя из необходимости получения соответствующей частоты колебаний на выходе. Частота поддерживается с точностью до нескольких процентов от установленной величины при нормальном изменении входного напряжения 25 — 32 в постоянного тока.  [13]

Напряжение стабилизации стабилитрона Д 7 должно быть меньше минимального входного напряжения стабилизатора и больше максимального падения напряжения на стабилизаторе в рабочем режиме. Резистор R7 ограничивает ток через светодиод Д2 на уровне максимально допустимого.  [14]

Условия записи входной информации: импульс входной информации ( минимальное входное напряжение высокого уровня или максимальное входное напряжение низкого уровня) должен присутствовать на входе регистра не менее 100 не до начала перехода импульса фазы Ф1 из состояния высокого уровня в состояние низкого уровня.  [15]

Страницы:      1    2    3

Домашнее задание № 3.2

  1. Определить переходную и импульсную характеристику цепи. Входное напряжение подключено к зажимам 1-1’. Выходное напряжение снимается с зажимов 2-2’.

  2. Пользуясь любой из найденных характеристик, определить реакцию цепи на заданное входное воздействие . : длительность импульса следует выбрать равной постоянной времени цепи,

  3. Построить временную зависимость . Рассчитать значения , , ,

R1

R2

C2

10 Ом

10 Ом

20 мкФ

 

  1. Определим переходную и импульсную характеристики цепи.

Входное сопротивление цепи:

Ток равняется:

Выходное напряжение найдём по второму закону Кирхгофа:

Тогда передаточная функция цепи:

Подставляя числовые значения, получим:

Переходная характеристика цепи — это реакция цепи на единичное входное воздействие:

Изображение единичной функции , поэтому мы можем найти изображение выходного напряжение при таком воздействии на входе цепи:

Теперь найдём оригинал этого изображения выходного напряжения – это и будет переходная характеристика цепи. Изображение имеет вид дроби , где корни уравнения равняются и . Повторяющихся корней нет. Производная знаменателя:

Так как дробь мы можем представить в виде дроби:

То в нашем случае:

Таким образом:

Оригинал , который и будет переходной функцией, имеет вид:

Импульсная характеристика четырёхполюсника определяется как реакция на входное воздействие, представляющее собой дельта-функцию . Изображение дельта-функции равняется 1, поэтому изображение выходного напряжения имеет вид:

Оригинал этого напряжения будет импульсной характеристикой цепи:

Импульсная характеристика — это производная от переходной характеристики:

  1. Определим реакцию цепи на заданное входное воздействие.

Входное воздействие имеет вид:

Где — постоянная времени цепи. Постоянная времени цепи определяет время, в течении которого напряжение на выходе уменьшается в раз. В нашем случае

Это входное воздействие можно рассматривать как 3 следующих друг за другом этапа:

— скачок входного напряжения в момент времени от 0 до

— постоянное значение при

— скачок входного напряжения в момент времени от до 0

Воспользуемся для определения реакции цепи (нахождения ) интегралом Дюамеля:

при :

Первое слагаемое обусловлено скачком в момент времени , второе слагаемое — постоянным значением напряжения на входе цепи в период времени , равняется 0, так как.

при

Третье слагаемое обусловлено скачком напряжения в момент . Воспользовавшись единичной функцией , можем записать для :

Входной сигнал имеет вид:

Найдём изображение входного напряжения :

Определим реакцию цепи на такое входное воздействие. Изображение выходного напряжения :

Рассмотрим дробь:

Корни уравнения , откуда и . Первая производная . Таким образом:

Таким образом:

Оригинал выходного напряжения имеет вид:

Что совпадает с выходным напряжением, полученным с использованием переходной характеристики цепи.

  1. Построим графически зависимость . Рассчитаем значения , , ,

График напряжения :

Рассчитаем значения в моменты времени . Для этого воспользуемся аналитическим выражением для .

Для :

Так как выходное напряжение – это напряжение на конденсаторе, поэтому согласно законам коммутации оно не может измениться скачком, а для оно было равно нулю, так как входное напряжение было равно нулю. Таким образом, .

Для моментов времени и также , потому что выходное напряжение – это напряжение на конденсаторе, и оно не может измениться скачком, согласно законам коммутации.

Заметим, что, если бы входное напряжение представляло собой единичный скачок амплитудой бесконечной длительности, то напряжение на конденсаторе для равнялось бы напряжению на резисторе в установившемся процессе: . Но так как длительность единичного импульса ограниченно временем , равным постоянной времени цепи, то конденсатор не успевает зарядиться до этого значения, и успевает зарядиться только до значения, на меньшее, а при разряжается через резистор .

Для :

При входное напряжение равняется нулю, поэтому при конденсатор разряжается через резистор и напряжение на нем, которое равняется выходному, стремится к нулю.

Ответ:

Переходная характеристика цепи:

Импульсная характеристика цепи:

Реакция цепи на заданное входное воздействие:

Сайт управляется системой uCoz

Как работают аналого-цифровые преобразователи и что можно узнать из спецификации на АЦП?

Вольфганг Райс (Wolfgang Reis, WBC GmbH)
Журнал «Компоненты и технологии», № 3’2005

 

В статье рассказывается об устройстве и принципах действия аналогово-цифровых преобразователей различных типов, а также об их основных характеристиках, указываемых производителями в документации.

 

 

Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) — один из самых важных электронных компонентов в измерительном и тестовом оборудовании. АЦП преобразует напряжение (аналоговый сигнал) в код, над которым микропроцессор и программное обеспечение выполняют определенные действия. Даже если Вы работаете только с цифровыми сигналами, скорее всего Вы используете АЦП в составе осциллографа, чтобы узнать их аналоговые характеристики.

Существует несколько основных типов архитектуры АЦП, хотя в пределах каждого типа существует также множество вариаций. Различные типы измерительного оборудования используют различные типы АЦП. Например, в цифровом осциллографе используется высокая частота дискретизации, но не требуется высокое разрешение. В цифровых мультиметрах нужно большее разрешение, но можно пожертвовать скоростью измерения. Системы сбора данных общего назначения по скорости дискретизации и разрешающей способности обычно занимают место между осциллографами и цифровыми мультиметрами. В оборудовании такого типа используются АЦП последовательного приближения либо сигма-дельта АЦП. Существуют также параллельные АЦП для приложений, требующих скоростной обработки аналоговых сигналов, и интегрирующие АЦП с высокими разрешением и помехоподавлением.

На рис.1. показаны возможности основных архитектур АЦП в зависимости от разрешения и частоты дискретизации.

Параллельные АЦП

Большинство высокоскоростных осциллографов и некоторые высокочастотные измерительные приборы используют параллельные АЦП из-за их высокой скорости преобразования, которая может достигать 5Г (5*109) отсчетов/сек для стандартных устройств и 20Г отсчетов/сек для оригинальных разработок. Обычно параллельные АЦП имеют разрешение до 8 разрядов, но встречаются также 10-ти разрядные версии.

Рис. 2 показывает упрощенную блок-схему 3-х разрядного параллельного АЦП (для преобразователей с большим разрешением принцип работы сохраняется). Здесь используется массив компараторов, каждый из которых сравнивает входное напряжение с индивидуальным опорным напряжением. Такое опорное напряжение для каждого компаратора формируется на встроенном прецизионном резистивном делителе. Значения опорных напряжений начинаются со значения, равного половине младшего значащего разряда (LSB), и увеличиваются при переходе к каждому следующему компаратору с шагом, равным VREF /23. В результате для 3-х разрядного АЦП требуется 23-1 или семь компараторов. А, например, для 8-разрядного параллельного АЦП потребуется уже 255 (или (28-1)) компараторов.

С увеличением входного напряжения компараторы последовательно устанавливают свои выходы в логическую единицу вместо логического нуля, начиная с компаратора, отвечающего за младший значащий разряд. Можно представить преобразователь как ртутный термометр: с ростом температуры столбик ртути поднимается. На рис. 2 входное напряжение попадает в интервал между V3 и V4, таким образом 4 нижних компаратора имеют на выходе «1», а верхние три компаратора — «0». Дешифратор преобразует (23-1) — разрядное цифровое слово с выходов компараторов в двоичный 3-х разрядный код.

Параллельные АЦП — достаточно быстрые устройства, но они имеют свои недостатки. Из-за необходимости использовать большое количество компараторов параллельные АЦП потребляют значительную мощность, и их нецелесообразно использовать в приложениях с батарейным питанием.

 

АЦП последовательного приближения

Когда необходимо разрешение 12, 14 или 16 разрядов и не требуется высокая скорость преобразования, а определяющими факторами являются невысокая цена и низкое энергопотребление, то обычно применяют АЦП последовательного приближения. Этот тип АЦП чаще всего используется в разнообразных измерительных приборах и в системах сбора данных. В настоящий момент АЦП последовательного приближения позволяют измерять напряжение с точностью до 16 разрядов с частотой дискретизации от 100К (1х103) до 1М (1х106) отсчетов/сек.

Рис. 3 показывает упрощенную блок-схему АЦП последовательного приближения. В основе АЦП данного типа лежит специальный регистр последовательного приближения. В начале цикла преобразования все выходы этого регистра устанавливаются в логический 0, за исключением первого (старшего) разряда. Это формирует на выходе внутреннего цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) сигнал, значение которого равно половине входного диапазона АЦП. А выход компаратора переключается в состояние, определяющее разницу между сигналом на выходе ЦАП и измеряемым входным напряжением.

Например, для 8-разрядного АЦП последовательного приближения (рис. 4) выходы регистра при этом устанавливаются в «10000000». Если входное напряжение меньше половины входного диапазона АЦП, тогда выход компаратора примет значение логического 0. Это дает регистру последовательного приближения команду переключить свои выходы в состояние «01000000», что соответственно приведет к изменению выходного напряжения с ЦАП, подаваемого на компаратор. Если при этом выход компаратора по-прежнему оставался бы в «0», то выходы регистра переключились бы в состояние «00100000». Но на этом такте преобразования выходное напряжение ЦАП меньше, чем входное напряжение (рис. 4), и компаратор переключается в состояние логической 1. Это предписывает регистру последовательного приближения сохранить «1» во втором разряде и подать «1» на третий разряд. Описанный алгоритм работы затем вновь повторяется до последнего разряда. Таким образом, АЦП последовательного приближения требуется один внутренний такт преобразования для каждого разряда, или N тактов для N-разрядного преобразования.

Тем не менее, работа АЦП последовательного приближения имеет особенность, связанную с переходными процессами во внутреннем ЦАП. Теоретически, напряжение на выходе ЦАП для каждого из N внутренних тактов преобразования должно устанавливаться за одинаковый промежуток времени. Но на самом деле этот промежуток в первых тактах значительно больше, чем в последних. Поэтому время преобразования 16-разрядного АЦП последовательного приближения более, чем в два раза превышает время преобразования 8-разрядного АЦП данного типа.

 

Сигма-дельта АЦП

Для проведения большинства измерений часто не требуется АЦП со скоростью преобразования, которую даёт АЦП последовательного приближения, зато необходима большая разрешающая способность. Сигма-дельта АЦП могут обеспечивать разрешающую способность до 24 разрядов, но при этом уступают в скорости преобразования. Так, в сигма-дельта АЦП при 16 разрядах можно получить частоту дискретизации до 100К отсчетов/сек, а при 24 разрядах эта частота падает до 1К отсчетов/сек и менее, в зависимости от устройства.

Обычно сигма-дельта АЦП применяются в разнообразных системах сбора данных и в измерительном оборудовании (измерение давления, температуры, веса и т.п.), когда не требуется высокая частота дискретизации и необходимо разрешение более 16 разрядов.

Принцип работы сигма-дельта АЦП сложнее для понимания. Эта архитектура относится к классу интегрирующих АЦП. Но основная особенность сигма-дельта АЦП состоит в том, что частота следования выборок, при которых собственно и происходит анализ уровня напряжения измеряемого сигнала, существенно превышает частоту появления отсчетов на выходе АЦП (частоту дискретизации). Эта частота следования выборок называется частотой передискретизации. Так, сигма-дельта АЦП со скоростью преобразования 100К отсчетов/сек, в котором используется частота передискретизации в 128 раз больше, будет производить выборку значений входного аналогового сигнала с частотой 12.8М отсчетов/сек.

Блок-схема сигма-дельта АЦП первого порядка приведена на рис. 5. Аналоговый сигнал подается на интегратор, выходы которого подсоединены к компаратору, который в свою очередь присоединен к 1-разрядному ЦАП в петле обратной связи. Путем серии последовательных итераций интегратор, компаратор, ЦАП и сумматор дают поток последовательных битов, в котором содержится информация о величине входного напряжения.

Результирующая цифровая последовательность затем подается на фильтр нижних частот для подавления компонентов с частотами выше частоты Котельникова (она составляет половину частоты дискретизации АЦП). После удаления высокочастотных составляющих следующий узел — дециматор — прореживает данные. В рассматриваемом нами АЦП дециматор будет оставлять 1 бит из каждых полученных 128 в выходной цифровой последовательности.

Так как внутренний цифровой ФНЧ в сигма-дельта АЦП представляет собой неотъемлемую часть для осуществления процесса преобразования, время установления ФНЧ становится фактором, который необходимо учитывать при скачкообразном изменении входного сигнала. Например, при переключении входного мультиплексора или при переключении предела измерения прибора необходимо подождать, пока пройдут несколько отсчетов АЦП, и лишь потом считывать корректные выходные данные.

Дополнительным и очень важным достоинством сигма-дельта АЦП является то, что все его внутренние узлы могут быть выполнены интегральным способом на площади одного кремниевого кристалла. Это заметно снижает стоимость конечных устройств и повышает стабильность характеристик АЦП.

 

Интегрирующие АЦП

И последний тип АЦП, о котором пойдет здесь речь — АЦП двухтактного интегрирования. В цифровых мультиметрах, как правило, используются именно такие АЦП, т.к. в этих измерительных приборах необходимо сочетание высокого разрешения и высокого помехоподавления. Идея преобразования в таком интегрирующем АЦП гораздо менее сложна, чем в сигма-дельта АЦП.

На рисунке 6 показан принцип работы АЦП двухтактного интегрирования. Входной сигнал заряжает конденсатор в течение фиксированного периода времени, который обычно составляет один период частоты питающей сети (50 или 60Гц) или кратен ему. При интегрировании входного сигнала в течение промежутка времени такой длительности высокочастотные помехи подавляются. Одновременно исключается влияние нестабильности напряжения сетевого источника питания на точность преобразования. Это происходит потому, что значение интеграла от синусоидального сигнала равно нулю, если интегрирование осуществляется во временном интервале, кратном периоду изменения синусоиды.

По окончании времени заряда АЦП разряжает конденсатор с фиксированной скоростью, в то время как внутренний счетчик подсчитывает количество тактовых импульсов за время разряда конденсатора. Большее время разряда, таким образом, соответствует большему значению показаний счетчика и большему измеряемому напряжению (рис.6).

АЦП двухтактного интегрирования имеют высокую точность и высокую разрешающую способность, а также имеют сравнительно простую структуру. Это дает возможность выполнять их в виде интегральных микросхем. Основной недостаток таких АЦП — большое время преобразования, обусловленное привязкой периода интегрирования к длительности периода питающей сети. Например, для 50 Гц — оборудования частота дискретизации АЦП двухтактного интегрирования не превышает 25 отсчетов/сек. Конечно, такие АЦП могут работать и с большей частотой дискретизации, но при увеличении последней помехозащищенность падает.

 

Спецификация АЦП

Существуют общие определения, которые принято использовать в отношении аналого-цифровых преобразователей. Тем не менее, характеристики, приводимые в технической документации производителей АЦП, могут показаться довольно путаными. Правильный же выбор оптимального по сочетанию своих характеристик АЦП для конкретного приложения требует точной интерпретации данных, приводимых в технической документации.

Наиболее часто путаемыми параметрами являются разрешающая способность и точность, хотя эти две характеристики реального АЦП крайне слабо связаны между собой. Разрешение не идентично точности, 12-разрядный АЦП может иметь меньшую точность, чем 8-разрядный. Для АЦП разрешение представляет собой меру того, на какое количество сегментов может быть поделен входной диапазон измеряемого аналогового сигнала (например, для 8-разрядного АЦП это 28=256 сегментов). Точность же характеризует суммарное отклонение результата преобразования от своего идеального значения для данного входного напряжения. То есть, разрешающая способность характеризует потенциальные возможности АЦП, а совокупность точностных параметров определяет реализуемость такой потенциальной возможности.

АЦП преобразует входной аналоговый сигнал в выходной цифровой код. Для реальных преобразователей, изготавливаемых в виде интегральных микросхем, процесс преобразования не является идеальным: на него оказывают влияние как технологический разброс параметров при производстве, так и различные внешние помехи. Поэтому цифровой код на выходе АЦП определяется с погрешностью. В спецификации на АЦП указываются погрешности, которые дает сам преобразователь. Их обычно делят на статические и динамические. При этом именно конечное приложение определяет, какие характеристики АЦП будут считаться определяющими, самыми важными в каждом конкретном случае.

 

Статическая погрешность

В большинстве применений АЦП используют для измерения медленно изменяющегося, низкочастотного сигнала (например, от датчика температуры, давления, от тензодатчика и т.п.), когда входное напряжение пропорционально относительно постоянной физической величине. Здесь основную роль играет статическая погрешность измерения. В спецификации АЦП этот тип погрешности определяют аддитивная погрешность (Offset), мультипликативная погрешность (Full-Scale), дифференциальная нелинейность (DNL), интегральная нелинейность (INL) и погрешность квантования. Эти пять характеристик позволяют полностью описать статическую погрешность АЦП.

 

Идеальная передаточная характеристика АЦП

Передаточная характеристика АЦП — это функция зависимости кода на выходе АЦП от напряжения на его входе. Такой график представляет собой кусочно-линейную функцию из 2N «ступеней», где N — разрядность АЦП. Каждый горизонтальный отрезок этой функции соответствует одному из значений выходного кода АЦП (см. рис. 7). Если соединить линиями начала этих горизонтальных отрезков (на границах перехода от одного значения кода к другому), то идеальная передаточная характеристика будет представлять собой прямую линию, проходящую через начало координат.

Рис. 7 иллюстрирует идеальную передаточную характеристику для 3-х разрядного АЦП с контрольными точками на границах перехода кода. Выходной код принимает наименьшее значение (000b) при значении входного сигнала от 0 до 1/8 полной шкалы (максимального значения кода этого АЦП). Также следует отметить, что АЦП достигнет значения кода полной шкалы (111b) при 7/8 полной шкалы, а не при значении полной шкалы. Т.о. переход в максимальное значение на выходе происходит не при напряжении полной шкалы, а при значении, меньшем на наименьший значащий разряд (LSB), чем входное напряжение полной шкалы. Передаточная характеристика может быть реализована со смещением -1/2 LSB. Это достигается смещением передаточной характеристики влево, что смещает погрешность квантования из диапазона -1… 0 LSB в диапазон -1/2 … +1/2 LSB.

Из-за технологического разброса параметров при изготовлении интегральных микросхем реальные АЦП не имеют идеальной передаточной характеристики. Отклонения от идеальной передаточной характеристики определяют статическую погрешность АЦП и приводятся в технической документации.

 

Аддитивная погрешность

Идеальная передаточная характеристика АЦП пересекает начало координат, а первый переход кода происходит при достижении значения 1 LSB. Аддитивная погрешность (погрешность смещения) может быть определена как смещение всей передаточной характеристики влево или вправо относительно оси входного напряжения, как показано на рис.9. Таким образом, в определение аддитивной погрешности АЦП намеренно включено смещение 1/2 LSB.

 

Мультипликативная погрешность

Мультипликативная погрешность (погрешность полной шкалы) представляет собой разность между идеальной и реальной передаточными характеристиками в точке максимального выходного значения при условии нулевой аддитивной погрешности (смещение отсутствует). Это проявляется как изменение наклона передаточной функции, что иллюстрирует рис. 10.

Дифференциальная нелинейность

У идеальной передаточной характеристики АЦП ширина каждой «ступеньки» должна быть одинакова. Разница в длине горизонтальных отрезков этой кусочно-линейной функции из 2N «ступеней» представляет собой дифференциальную нелинейность (DNL).

Величина наименьшего значащего разряда у АЦП составляет Vref/2N, где Vref — опорное напряжение, N — разрешение АЦП. Разность напряжений между каждым кодовым переходом должна быть равна величине LSB. Отклонение этой разности от LSB определяются как дифференциальная нелинейность. На рисунке это показано как неравные промежутки между «шагами» кода или как «размытость» границ переходов на передаточной характеристике АЦП.

 

Интегральная нелинейность

Интегральная нелинейность (INL) — это погрешность, которая вызывается отклонением линейной функции передаточной характеристики АЦП от прямой линии, как показано на рис. 12. Обычно передаточная функция с интегральной нелинейностью аппроксимируется прямой линией по методу наименьших квадратов. Часто аппроксимирующей прямой просто соединяют наименьшее и наибольшее значения. Интегральную нелинейность определяют путем сравнения напряжений, при которых происходят кодовые переходы. Для идеального АЦП эти переходы будут происходить при значениях входного напряжения, точно кратных LSB. А для реального преобразователя такое условие может выполняться с погрешностью. Разность между «идеальными» уровнями напряжения, при которых происходит кодовый переход, и их реальными значениями выражается в единицах LSB и называется интегральной нелинейностью.

 

Погрешность квантования

Одна из наиболее существенных составляющих ошибки при измерениях с помощью АЦП — погрешность квантования -является результатом самого процесса преобразования. Погрешность квантования — это погрешность, вызванная значением шага квантования и определяемая как ½ величины наименьшего значащего разряда (LSB). Она не может быть исключена в аналого-цифровых преобразованиях, так как является неотъемлемой частью процесса преобразования, определяется разрешающей способностью АЦП и не меняется от АЦП к АЦП с равным разрешением.

 

Динамические характеристики

Динамические характеристики АЦП обычно определяют с помощью спектрального анализа, по результатам выполнения быстрого преобразования Фурье (БПФ) над массивом выходных значений АЦП, соответствующих некоторому тестовому входному сигналу.

На рис. 13 представлен пример частотного спектра измеряемого сигнала. Нулевая гармоника соответствует основной частоте входного сигнала. Все остальное представляет собой шум, который содержит гармонические искажения, тепловой шум, шум 1/f и шум квантования. Некоторые составляющие шума генерируются самим АЦП, некоторые могут поступать на вход АЦП из внешних цепей. Гармонические искажения, например, могут содержаться в измеряемом сигнале и одновременно генерироваться АЦП в процессе преобразования.

Отношение «сигнал/шум»

Отношение «сигнал/шум» (SNR) — это отношение среднеквадратического значения величины входного сигнала к среднеквадратическому значению величины шума (за исключением гармонических искажений), выраженное в децибелах:

SNR(dB) = 20 log [ Vsignal(rms)/ Vnoise(rms) ]

Это значение позволяет определить долю шума в измеряемом сигнале по отношению к полезному сигналу.

Шум, измеряемый при расчете SNR, не включает гармонические искажения, но включает шум квантования. Для АЦП с определенным разрешением именно шум квантования ограничивает возможности преобразователя теоретически лучшим значением отношения сигнал/шум, которое определяется как:

SNR(db) = 6.02 N + 1.76, 
где N — разрешение АЦП.

Спектр шума квантования АЦП стандартных архитектур имеет равномерное распределение по частоте. Поэтому величина этого шума не может быть уменьшена путем увеличения времени преобразования и последующего усреднения результатов. Шум квантования может быть снижен только путем проведения измерений с помощью АЦП большей разрядности.

Особенность сигма-дельта АЦП состоит в том, что спектр шума квантования у него распределен по частоте неравномерно — он смещен в сторону высоких частот. Поэтому, увеличивая время измерения (и, соответственно, количество выборок измеряемого сигнала), накапливая и затем усредняя полученную выборку (фильтр нижних частот), можно получить результат измерений с более высокой точностью. Естественно, при этом общее время преобразования будет возрастать.

Другие источника шума АЦП включают тепловой шум, шум составляющей 1/f и джиттер опорной частоты.

 

Общие гармонические искажения

Нелинейность в результатах преобразования данных приводит к появлению гармонических искажений. Такие искажения наблюдаются как «выбросы» в спектре частот на четных и нечетных гармониках измеряемого сигнала (рис. 15).

Эти искажения определяют как общие гармонические искажения (THD). Они определяются как:

Величина гармонических искажений уменьшается на высоких частотах до точки, в которой амплитуда гармоник становится меньше, чем уровень шума. Таким образом, если мы анализируем вклад гармонических искажений в результаты преобразования, это можно делать либо во всем спектре частот, ограничивая при этом амплитуду гармоник уровнем шума, либо ограничивая полосу частот для анализа. Например, если в нашей системе стоит ФНЧ, то высокие частоты нам просто неинтересны и высокочастотные гармоники не подлежат учету.

 

Отношение «сигнал/шум и искажения»

Отношение «сигнал/шум и искажения» (SiNAD) более полно описывает шумовые характеристики АЦП. SiNAD учитывает величину как шума, так и гармонических искажений по отношению к полезному сигналу. SiNAD рассчитывается по следующей формуле:

 

Динамический диапазон, свободный от гармоник

Динамический диапазон, свободный от гармоник, представляет собой разницу между величиной измеряемого сигнала и наибольшим пиком искажений (см. рис.16). Этот динамический диапазон обозначается как SFDR. Он ограничен снизу амплитудой максимальной гармоники паразитных выбросов на выходе АЦП в диапазоне его рабочих частот.

Спецификация АЦП, приводимая в технической документации на микросхемы, помогает обоснованно выбрать преобразователь для конкретного применения. В качестве примера рассмотрим спецификацию АЦП, интегрированного в новый микроконтроллер C8051F064 производства фирмы Silicon Laboratories.

 

Микроконтроллер C8051F064

Кристалл C8051F064 представляет собой скоростной 8-разрядный микроконтроллер для совместной обработки аналоговых и цифровых сигналов с двумя интегрированными 16-разрядными АЦП последовательных приближений. Встроенные АЦП могут работать в однопроводном и дифференциальном режимах при максимальной производительности до 1М отсчетов/сек. На рис. 17 приведены основные характеристики АЦП микроконтроллера C8051F064. Для самостоятельной оценки возможностей C8051F064 по цифровой и аналоговой обработке данных можно воспользоваться недорогим оценочным комплектом C8051F064EK (рис. 18). Комплект содержит оценочную плату на базе C8051F064, USB-кабель, документацию, а также программное обеспечение для тестирования аналоговых динамических и статических характеристик интегрированного высокоточного 16-разрядного АЦП.

VDD= 3.0 V, AV+ = 3.0 V, AVDD = 3.0 V, VREF = 2.50 V (REFBE=0), -40 to +85°, если не указано иначе
Параметры Условия Мин. Типичное Макс. Единицы измерения
Характеристики на постоянном токе
Разрядность     16   бит
Интегральная нелинейность Однопроводный   ±0.75 ±2 LSB
Однопроводный   ±0.5 ±1 LSB
Дифференциальная нелинейность Гарантированная монотонность   ±+0.5   LSB
Аддитивная погрешность (смещение)     0.1   мВ
Мультипликативная погрешность     0.008   % F.S.
Температурный коэффициент усиления     0.5   ppm/°C
Динамические характеристики (Частота дискретизации 1 Msps, AVDD, AV+ = 3.3 В)
Сигнал/шум и искажения Fin = 10 кГц, однопроводный   86   дБ
Fin = 100 кГц, однопроводный   84   дБ
Fin = 10 кГц, дифференциальный   89   дБ
Fin = 100 кГц, дифференциальный   88   дБ
Общие гармонические искажения Fin = 10 кГц, однопроводный   96   дБ
Fin = 100 кГц, однопроводный   84   дБ
Fin = 10 кГц, дифференциальный   103   дБ
Fin = 100 кГц, дифференциальный   93   дБ
Динамический диапазон, свободный от гармоник Fin = 10 кГц, однопроводный   97   дБ
Fin = 100 кГц, однопроводный   88   дБ
Fin = 10 кГц, дифференциальный   104   дБ
Fin = 100 кГц, дифференциальный   99   дБ

Cписок литературы.

  1. http://www.wbc-europe.com/en/services/pim_application_guide.html
  2. www.silabs.com
Мощность

Ом. Можете ли вы определить необходимое входное напряжение, просто взглянув на эту плату?

Нет, не слушайте скептиков. На самом деле, я могу многое понять из предоставленной вами информации. И изображения в высоком разрешении были очень полезны. Моя попытка ответить на ваши вопросы:

1) Можно ли определить мощность платы при визуальном осмотре? Ответ: В основном . Поиск в Google по запросу «шаговый двигатель с 24-контактным разъемом» привел меня к выводу, что U2, вероятно, является Allegro MicroSystems A3982.На фото здесь показан стиль маркировки и нумерация деталей, идентичные вашей фотографии.

Судя по техническому описанию, он использует две шины питания: логическая шина требует от 3 до 5 В, а шина питания шагового двигателя может потреблять до 30 В или около того. Убедитесь, что вы прочитали это техническое описание.

2) Если ответ на вопрос 1) «да»: Какая мощность нужна?

Необходимы дополнительные шаги обратного проектирования. Сначала выдвигается гипотеза, а затем гипотеза проверяется. Итак, вот данные, которые я считаю актуальными:

а) Пара черного и красного проводов идет к 2-контактному разъему J3.Угадайте: вероятно, сила.

б) J3 находится рядом с U7. Угадайте: U7 выглядит как типичный линейный стабилизатор напряжения

.

c) Как правило, шаговые двигатели не питаются жестко регулируемым напряжением и слишком большим током или напряжением, с которыми не может справиться регулятор U7. Предположение: J3, вероятно, подключается напрямую к контакту U7 VBB1, который питает двигатель.

3) Если ответ на номер 1) «да»: Как это было определено в терминах, понятных новичку?

По сути, вы можете использовать полученные данные для выдвижения хорошей гипотезы:

а) J3 обеспечивает питание шагового двигателя.Проверьте это, убедившись, что один контакт J3 идет к плоскости GND, а другой контакт идет к контакту VBB1 U2, используя омметр или отслеживая контакт (вы должны были опубликовать изображение нижней стороны).

b) На этикетке шагового двигателя должно быть указано номинальное напряжение, возможно, 12 В или 24 В или около того. Если 3a) выше проверено, то это будет напряжение, которое вы подаете на J3.

c) U7 — линейный стабилизатор, питающий логический блок микросхемы драйвера шагового двигателя U2. Проверьте это, убедившись, что один из его контактов подключен непосредственно к контакту VDD U2.Если это так, то шаговый двигатель и микросхема драйвера получают всю свою мощность от разъема J3; просто подайте любое напряжение, указанное на этикетке шагового двигателя, в J3.

Другая мощность

4) На J2 есть еще одна пара проводов красный/черный. Черный на контакте 4, красный на контакте 1. Глядя на вашу схему, это, вероятно, 5 вольт.

a) U6 — это LT1791 — линейный приемопередатчик RS485/RS422. Это имеет смысл, так как в вашем кабеле есть две витые пары. Просматривая это техническое описание, сигнализация LT1791 находится на уровне 5 В, а RJ45 фиксирует сигналы данных на красно-черной шине питания с помощью диодов Шоттки, поэтому должно быть, что красно-черная пара на J2, вероятно, составляет 5 Вольт.

Следуйте за RX и TX разъема U6 к J2, и вы поймете, какая витая пара является RX, а какая витая пара — TX.

Ошибка в схеме RJ45

В схеме платы RJ45 есть вопиющая ошибка, и я был очень сбит с толку, пока не прочитал, что вы нарисовали ее сами. На фото показана черная и красная пара (я предполагаю, что это силовые провода), которые на вашей схеме соответствуют зеленой и серой линиям. Но если совместить фотографию с вашей схемой, это будет означать, что диоды на плате RJ45 будут смещены вперед и закоротят 5 В.Таким образом, либо ваша схема не совсем верна, либо черный провод несет 5 В, а красный — это GND, что противоречит общепринятому.

Другие лакомые кусочки

U1 это микрочип PIC18F???? что-то 8-битный микроконтроллер. На нем есть логотип Microchip, а надпись «PIC18F» едва читается. Он имеет кристалл на контактах 17 и 18, поэтому вы можете использовать его, если хотите подтвердить, что это PIC.

U4, вероятно, еще один линейный стабилизатор напряжения. Возможно, они запускают PIC в 3.3 вольта. Вы можете проследить этот провод на печатной плате, но здесь это не очень важно.

Вокруг U4 и U7 есть целая куча переходных отверстий. Но похоже, что парень/девушка, занимающаяся компоновкой печатной платы, забыла добавить полигональную заливку, чтобы привязать нагревательный выступ U4 и U7 к этим переходным отверстиям. Дух.

В заключении

По сути, именно так вы реконструируете чью-то работу. Вы сравниваете каждую маленькую секцию со схемами, которые вы видели раньше, находите таблицы данных ИС, выдвигаете гипотезу, а затем проверяете гипотезу, отслеживая и «замыкая» соединения, чтобы они соответствовали вашей гипотезе.Обновите/исправьте гипотезу, если данные с ней не согласуются, и повторите.

И вам не нужно перепроектировать все это целиком; только те детали, которые вам нужны: шины питания и сигнальные пары RS422. Надеюсь, что это поможет и удачи!

Редактировать: P.S. Силовая штука на самом деле не так уж и сложна. Что будет сложнее, так это реверс-инжиниринг протокола данных. Без рабочего набора для «обнюхивания» данных или исходного кода, чтобы выяснить, как он взаимодействует с платой, или спецификации протокола, вы не будете знать, как «общаться» с платой, если не сможете прочитать код PIC (если незащищенный) и разберите его (очень продвинутый материал).

У меня к вам вопрос.

Делитель напряжения

Делитель напряжения представляет собой простую схему, состоящую из двух резисторов, которая имеет полезное свойство изменять более высокое напряжение (Vin) на более низкое (Vout). Это делается путем деления входного напряжения на отношение, определяемое значениями двух резисторов (R1 и R2):


Эта схема лучше всего подходит для слаботочных приложений, таких как датчики и линии передачи данных.Если вы потребляете слишком большой ток через Vout, это повлияет на выходное напряжение. Поэтому его не следует использовать для сильноточных приложений, таких как источники питания (регулятор напряжения — гораздо лучший вариант).

Для выбора резисторов используйте следующую формулу:

Вы также можете найти ряд калькуляторов делителя напряжения с помощью Google.

Поскольку выходное напряжение зависит исключительно от отношения R1 к R2, вы можете использовать несколько различных значений R, чтобы получить один и тот же выходной сигнал (например, если R1 = R2, выход всегда будет составлять половину входного, независимо от того, равно ли R). 1 Ом или 1 МОм).Для большинства наших целей общее сопротивление (R1 + R2) должно быть между 1 кОм и 10 кОм. Меньше этого, и схема будет тратить много энергии, протекающей через R1 и R2 на землю. Более того, Vout может быть не в состоянии обеспечить достаточный ток для управления аналоговым входом.

Эта схема очень полезна для преобразования выходного сигнала резистивного датчика (например, термистора или силового резистора) в напряжение, которое можно измерить с помощью аналого-цифрового преобразователя. R2 будет вашим датчиком, и хорошее эмпирическое правило состоит в том, чтобы выбрать R1 так, чтобы он находился посередине между самым низким и самым высоким значениями сопротивления датчика.

Например, наш мини-фотоэлемент имеет световое сопротивление 1 кОм и темновое сопротивление 10 кОм. Резистор 5,6 кОм находится примерно посередине между высоким и низким значениями. Если мы подключим датчик как R2, а 5.6k как R1, мы получим следующее Vout:

уровень света R2 (датчик) R1 (фиксированный) соотношение (R2 / (R1 + R2)) Vвых (если Вин 5В)
свет 5.6к 16% 0,83 В
темный 10к 5.6к 67% 3,33 В

…поэтому выходное напряжение будет варьироваться от 0,83 В при ярком свете до 3,33 В в темноте. Вы не можете получить полное колебание напряжения от 0 до 5 В без более сложной схемы, но это неплохо для одного резистора.

Частным случаем этой схемы является потенциометр, представляющий собой поворотный регулятор, который позволяет плавно изменять соотношение между резисторами R1 и R2 и, следовательно, выходное напряжение, что позволяет создать простое в использовании аналоговое управление.

Внутри потенциометра находится один большой резистор с подвижным соединением (называемым «скребком»), которое может перемещаться с одного конца резистора на другой. Электрически это выглядит как два резистора, как на нашей первой схеме выше.Когда вы поворачиваете ручку, один резистор становится больше, а другой — меньше. Чтобы использовать потенциометр в качестве делителя напряжения, подключите линии питания и заземления к внешним контактам (это концы большого резистора) и используйте центральный контакт (дворник) в качестве Vout. Когда вы поворачиваете ручку, соотношение между двумя резисторами будет меняться, плавно изменяя выходное напряжение между Vin и GND.

Дополнительную информацию о делителях напряжения можно найти в Википедии.

Пример вопроса:

Если вы сделаете схему делителя напряжения с R1 = 10K и R2 = 10K, а ваш Vin равен 12V, каково будет ваше Vout?

А.12В

Б. 10В

С. 6В

Д. 5В

Правильный ответ С: 6В. Всякий раз, когда у вас одинаковые R1 и R2, независимо от того, каковы эти значения, уравнение (R2 / (R1 + R2)) всегда будет равняться 1/2. Следовательно, Vout всегда будет половиной Vin.

Видео-вопрос: Определение соотношения входного и выходного напряжений делителя потенциала

Стенограмма видео

Малала создает разделитель потенциала, показанный на схеме.𝑅 один имеет значение 30 Ом, а 𝑅 два имеет значение 90 Ом. Какое отношение выходного напряжения к входному напряжению получается?

Итак, на этой диаграмме мы видим так называемый потенциальный делитель. Обычно он состоит из двух резисторов, в данном случае 𝑅 один и 𝑅 два. А поскольку входное напряжение подается на оба резистора, включенных последовательно, а выходное напряжение подается только на один из резисторов, это устройство, по сути, можно использовать для создания выходного напряжения, которое мы будем называть 𝑉 сабвуфером в этом примере. В этом случае это определенная доля входного напряжения, которую мы будем называть 𝑉 sub in.

Итак, прежде всего нам сказали, что значение 𝑅 единицы равно 30 Ом. А значение 𝑅 два равно 90 Ом. Вот сопротивления этих резисторов. В этом вопросе нас попросили выяснить отношение выходного напряжения к входному напряжению, создаваемому этим делителем потенциала. Другими словами, нас попросили найти отношение 𝑉 out, деленное на 𝑉 in. Итак, чтобы вычислить это отношение, давайте начнем с поиска выражения для 𝑉 out.

Ну, 𝑉 out — это разность потенциалов на этом резисторе 𝑅 два.Теперь, поскольку мы знаем, что правый конец этой цепи находится под нулевым напряжением, это поможет нам облегчить жизнь. Потому что разность потенциалов на резисторе 𝑅 два — это просто напряжение в этой точке минус напряжение в этой точке. Или, другими словами, это 𝑉 на выходе минус ноль вольт, или просто 𝑉 на выходе. Другими словами, значение 𝑉 out, которое мы пытаемся найти в нашем соотношении, — это просто разность потенциалов на резисторе 𝑅 два.

Теперь мы можем решить это, используя закон, известный как закон Ома.Закон Ома говорит нам, что разность потенциалов на компоненте в цепи равна току через этот компонент, умноженному на сопротивление этого компонента. Итак, в данном случае можно сказать, что 𝑉 вых равно, ну, во-первых, току в резисторе, который мы не знаем, но назовем пока просто 𝐼, умноженному на сопротивление резистора, что 𝑅 два. Итак, на данный момент у нас есть выражение для 𝑉 out, которое здесь является вершиной нашей дроби. Давайте тогда попробуем найти выражение для 𝑉 в.

Теперь 𝑉 in — это просто разность потенциалов на резисторах 𝑅 два и 𝑅 один. Итак, если мы хотим еще раз применить закон Ома, то, прежде всего, нам нужно знать ток через оба резистора. А во-вторых, нам нужно знать сопротивление обоих резисторов вместе взятых. Теперь давайте начнем с обсуждения текущего. Это самый простой из двух.

Поскольку резисторы 𝑅 два и 𝑅 один соединены последовательно, мы знаем, что ток, протекающий через них обоих, должен быть одинаковым.Другими словами, через оба резистора должен протекать ток 𝐼. Поскольку это был ток, который, как мы решили, протекает через резистор 𝑅 два. И еще раз, поскольку они соединены последовательно, через 𝑅 течет тот же ток. Итак, мы нашли ток через оба резистора, но каково общее сопротивление 𝑅 одного и 𝑅 двух?

Итак, мы можем вспомнить, что общее сопротивление резисторов при последовательном соединении определяется простым сложением всех сопротивлений всех компонентов, пока мы не добавим сопротивление последнего компонента в цепи.Теперь в этом случае у нас есть только два компонента, 𝑅 один и 𝑅 два. Итак, общее сопротивление двух резисторов вместе, которое мы назовем 𝑅 sub tot, просто равно 𝑅 один плюс 𝑅 два. И теперь, вооружившись этим знанием, мы наконец можем вычислить выражение для 𝑉 sub in.

Поскольку 𝑉 sub in, то есть общая разность потенциалов на обоих резисторах, равна току через оба резистора, то есть 𝐼, умноженному на суммарное сопротивление обоих резисторов составляет 𝑅 sub tot.Но мы только что придумали выражение для 𝑅 sub tot. Мы знаем, что 𝑅 sub tot равно 𝑅 один плюс 𝑅 два. И теперь у нас есть выражение для 𝑉 на выходе и выражение для 𝑉 на входе. Итак, давайте разделим 𝑉 на выходе на 𝑉 на входе, чтобы получить это соотношение.

Мы можем сказать, что 𝑉 out разделить на 𝑉 in равно 𝐼𝑅 два, это 𝑉 out, разделить на 𝐼 скобки 𝑅 один плюс 𝑅 два, это 𝑉 in. И тогда мы можем видеть, что множитель 𝐼 в числителе и знаменатель сокращается. Следовательно, у нас просто остается правая часть 𝑅 два, деленная на 𝑅 один плюс 𝑅 два.Таким образом, это, по сути, отношение выходного напряжения к входному напряжению. Но это только алгебраическое выражение. Мы можем пойти дальше, потому что нам фактически сказали значения 𝑅 один и 𝑅 два.

𝑅 один имеет значение 30 Ом, а 𝑅 два имеет значение 90 Ом. Мы можем подставить значения 𝑅 один и 𝑅 два, чтобы получить выражение для 𝑉 на выходе над 𝑉 на входе, как равное 90 Ом, это 𝑅 два, разделить на 30 Ом, это 𝑅 один, плюс 90 Ом, это 𝑅 два. Знаменатель упрощается до 120 Ом.В этот момент единица измерения Ом в числителе и знаменателе отменяется. Итак, у нас осталось 90, деленное на 120. И это упрощается до 0,75. Следовательно, теперь мы можем сказать, что отношение выходного напряжения к входному напряжению, создаваемому этим делителем потенциала, равно 0,75.

Напряжение и размер фотоэлектрической батареи

: что нужно знать

Если вы надеетесь спроектировать свой собственный фотоэлектрический массив для использования чистой возобновляемой энергии, есть большая вероятность, что вы чувствуете себя немного потерянным.Солнечные батареи — один из лучших способов отключиться от сети или обеспечить дом электроэнергией в случае чрезвычайной ситуации. На самом деле проблема заключается в разработке вашей системы. Внезапно вам нужно знать такие вещи, как «напряжение массива» и «напряжение PV», просто чтобы выяснить, сколько панелей вы должны установить.

Поначалу изучение всех тонкостей напряжения фотоэлектрической батареи может быть сложным, но результаты стоят затраченных усилий. Вы станете на один шаг ближе к энергетической независимости и будете чувствовать себя в безопасности во время будущих отключений электроэнергии.Или вы можете оборудовать RV с солнечные батареи и получайте немного зеленой энергии на ходу.

Что такое напряжение массива?

При построении массива фотоэлектрических модулей вам понадобится несколько важных цифр. Эти числа ваши максимальное входное напряжение инвертора и напряжение фотоэлектрической батареи. Напряжение вашей фотоэлектрической батареи — это общее напряжение всех ваших модулей, соединенных последовательно. Чем больше модулей соединено последовательно, тем выше напряжение массива.

Это важно, потому что чем больше у вас модулей, тем больше энергии вы можете генерировать.Чем больше у вас энергии, тем больше вы можете хранить или использовать, чтобы оставаться вне сети. Однако выработка электроэнергии ограничена максимальным входным напряжением инвертора. Если вы не знаете напряжение вашей фотоэлектрической батареи и слишком велики, вы рискуете перегрузить свой инвертор.

Если вы перегрузите свой инвертор, есть вероятность, что возникнут проблемы, и в результате ваша электрическая система пострадает. Хуже того, повреждение, вызванное перегрузкой инвертора, потенциально может привести к электрическому пожару.Несмотря ни на что, поврежденный фотоэлектрический массив никуда не годится, поэтому разумно начать с массива соответствующего размера.

То, как вы подключаете свои модули, влияет на напряжение вашей фотоэлектрической батареи. Модули могут быть соединены последовательно, параллельно или в комбинации.

При последовательном соединении добавление напряжения каждого модуля даст вам общее напряжение массива. Однако при параллельном соединении напряжение равно напряжению одного модуля.

Имейте в виду, что модули, подключенные параллельно, все равно будут влиять на общую силу тока массива.Как правило, рекомендуется подключать модули последовательно, чтобы максимизировать выходную мощность.

Расположение ваших модулей будет зависеть от того, сколько вывода вы хотите, сколько места у вас есть и где вы устанавливаете свои модули. С правильно собранной солнечной батареей, максимизирующей напряжение солнечной батареи, вы можете уменьшить свою зависимость от сети, создать систему резервного питания от батарей или полностью отключиться от сети.

При построении массива очень важно поддерживать единообразие модулей. Выбрав модуль, придерживайтесь производителя этого модуля.Не смешивайте производителей, даже если мощность и напряжение одинаковы. Хотя это может быть заманчиво, особенно если кажется, что это сэкономит вам немного денег, вы, скорее всего, потеряете драгоценную эффективность.

Система, которая не настолько эффективна, насколько это возможно, является расточительством, поэтому получите максимальную отдачу, придерживаясь одного производителя.

Что такое фотоэлектрическое напряжение?

Напряжение PV или фотогальваническое напряжение — это энергия, вырабатываемая одной фотоэлектрической ячейкой. Каждая фотоэлектрическая ячейка создает напряжение холостого хода, обычно называемое VOC.В стандартных условиях испытаний фотоэлектрический элемент будет производить около 0,5 или 0,6 вольт, независимо от того, насколько большой или маленький элемент на самом деле.

Имейте в виду, что фотоэлектрическое напряжение отличается от солнечной тепловой энергии. Хотя эти два термина легко спутать или объединить, они относятся к энергии, вырабатываемой в результате различных процессов.

Солнечная тепловая энергия вырабатывается солнечными тепловыми панелями, которые используют солнечный свет для нагрева жидких сред, таких как масло, вода или воздух. Вместо этого фотоэлектрические массивы полагаются на фотоэлектрический эффект для выработки электроэнергии.Фотогальванический эффект описывает процесс генерации напряжения, когда материал, несущий заряд, подвергается воздействию света, вызывая возбуждение электронов.

Напряжение при разомкнутой цепи можно определить мультиметром или вольтметром, когда модуль не находится под нагрузкой. Вы также можете найти этот номер в техническом описании модуля. Держите это число под рукой на случай, если вам понадобится рассчитать размер массива солнечных батарей, который вы собираетесь построить.

Как и в случае с обычным источником переменного тока, вы можете использовать фотоэлектрическое напряжение для питания всего, что вам нравится.С банком батарей и системой, привязанной к сети, вы можете создать очень эффективную систему резервного питания на случай отключения электроэнергии или чрезвычайных ситуаций. Все, что вам нужно сделать, это переключиться на свои батареи, пока вы находитесь вне сети.

С некоторыми Солнечные панели для автофургонов, вы можете легко насладиться походом с питанием. Имея достаточно большой аккумуляторный блок, вы потенциально можете навсегда отключиться от сети.

Как рассчитать фотоэлектрическое напряжение?

Расчет фотоэлектрического напряжения очень важен при определении размера вашей фотоэлектрической системы.Причина, по которой это так важно, заключается в том, что напряжение имеет обратную зависимость от температуры окружающей среды.

Когда в вашем районе станет холоднее, ваша цепочка панелей будет производить больше напряжения. Когда на улице жарко, напряжение, вырабатываемое вашими панелями, падает. Если вы по ошибке соберете систему, которая превышает максимальное входное напряжение вашего инвертора, вы потенциально можете повредить электрическую часть и вызвать пожар.

Вот почему мы начинаем с определения Voc_max модуля, максимального напряжения модуля, при поправке на самую низкую ожидаемую температуру окружающей среды в месте установки.Чтобы найти модуль Voc_max, вам нужно ввести несколько деталей в следующую формулу:

. Модуль Voc_max = Voc x [1 + (Tmin — T_STC) x (Tk_Voc/100)]

Начнем с ЛОС. VOC — это номинальное напряжение открытого тока для ваших модулей, которое можно найти в их техническом описании. Минимальная ожидаемая температура окружающей среды равна Tmin. Небольшое исследование климата вашего региона должно показать это. Далее идет T_STC. Это температура при стандартных условиях испытаний, которая всегда составляет 25°C.

Наконец, Tk_Voc — это температурный коэффициент напряжения холостого хода модуля. Обычно это указывается в %/°C в техническом паспорте модуля и всегда выражается отрицательным числом.

Когда у вас есть максимальное напряжение модуля, все, что вам нужно, это максимальное входное напряжение для вашего инвертора. Как правило, вы можете найти это в техническом паспорте инвертора. Отсюда разделите максимальное входное напряжение вашего инвертора на ваш модуль Voc_max, и вы получите максимальный размер строки для вашего массива.Полученное число позволит вам узнать, насколько большим может быть размер строки вашего массива.

Как рассчитать напряжение солнечной батареи?

Определение напряжения вашей солнечной батареи полностью зависит от конструкции вашей системы. Вы можете подключать свои модули последовательно или параллельно, причем последовательное соединение является наиболее распространенным стилем. Если вы соединяете модули последовательно, сложите напряжение каждого модуля. Это так просто. В этом случае напряжение вашей солнечной батареи всегда равно общему напряжению всех ваших панелей.

Параллельное подключение модулей так же просто, но совершенно по-другому. При параллельном подключении вам необходимо сложить ампер каждой панели, так как сила тока — это единственное, что меняется. В этом случае напряжение солнечной батареи всегда является напряжением отдельной панели, независимо от того, сколько вы подключили.

Расчет напряжения вашей солнечной батареи имеет решающее значение, если вы проектируете свою систему самостоятельно. Это связано с тем, что слишком большое количество панелей в серии может превысить максимальное входное напряжение вашего инвертора, а это обычно плохая идея.

Поскольку инвертор является одной из наиболее важных частей вашей фотоэлектрической системы, вы не можете позволить себе повредить его. Без него вы не сможете преобразовывать энергию, производимую вашим фотоэлектрическим массивом, в полезный переменный ток (переменный ток).

Станьте энергетически независимым сегодня

После того, как вы соберете цифры, вы можете смело переходить к разработке собственной фотоэлектрической системы. Теперь все, что вам нужно сделать, это решить, хотите ли вы установить его на земле или на крыше. После этого остается только подключить его к существующей электросети.

Если что-то из этого заставляет вас чувствовать себя неуверенно в своих возможностях установки, не беспокойтесь. Большинство электриков смогут помочь вам с установкой фотоэлектрической батареи. Однако, если вы хотите узнать больше или расширить возможности вашей фотоэлектрической системы, мы здесь для вас.

Ознакомьтесь со всеми нашими обучающими видео, ресурсами и статьями на такие темы, как чистый замер, чтобы узнать, что солнечная батарея действительно может сделать для вас. Полностью отключитесь от сети с крошечной домашней солнечной системой.Добавьте аккумуляторные блоки в свою систему, чтобы накапливать энергию, чтобы использовать меньше энергии сети или оставаться включенным во время отключения электроэнергии. Вы даже можете использовать портативный солнечный генератор для питания устройств во время походов или путешествий.

Время удержания выходного напряжения | Ваша аналоговая микросхема питания и лучшее управление питанием, TOREX.

Общее описание

Цепи питания некоторое время удерживают выходное напряжение даже при прекращении подачи питания на входной блок от внешнего источника. Эта продолжительность называется «время удержания выходного напряжения».
Резервные цепи, используемые с микрокомпьютерами или оперативной памятью, также являются цепями удержания напряжения. Для этой цели используется конденсатор большого размера, литиевая батарея и т.п., в зависимости от продолжительности времени, необходимого для удержания напряжения. В случае конденсатора его емкость сильно зависит от продолжительности резервного питания.
В этой статье объясняется взаимосвязь между временем удержания выходного напряжения и емкостью конденсатора.

Принцип

Удержание выходного напряжения достигается за счет энергии, запасенной в выходном конденсаторе.Однако, если к выходу подключена нагрузка, энергия, накопленная в выходном конденсаторе, всегда разряжается в виде тока нагрузки. Характеристики разряда, определяемые постоянной времени RC-цепи, влияют на время удержания напряжения.
Если в схеме усилителя короткое время удержания выходного напряжения и падение выходного напряжения не вызывают беспокойства, можно простым способом увеличить емкость выходного конденсатора.
Если нужно избежать падения выходного напряжения, емкость входного конденсатора можно увеличить.Поскольку входной конденсатор служит источником питания, если питание, подаваемое от внешнего источника, прекращается, схемы продолжают нормально работать, не вызывая падения выходного напряжения.
Энергия, накопленная в конденсаторе в единицу времени, выражается следующим уравнением.

Это уравнение показывает, что накопленная энергия сильно зависит от напряжения, приложенного к конденсатору, и емкости конденсатора.

Пример расчета

Установите входные и выходные условия, как показано на рисунке ниже.

В ВХОД = 5,0 В, В ВЫХ = 3,3 В, I ВЫХ = 0,15 А, η = 0,8
Время удержания выходного напряжения (t): 0,07 с

Сначала определите выходную мощность ( Вт OUT ).

Вт ВЫХ ВЫХ ×I ВЫХ
=3,3×0,15
=0,495[Вт]

Затем получите входную мощность (Вт В ), необходимую для удержания
W OUT = 0,495 [Вт].

Вт ВХ = Вт ВЫХ ÷η
=0,495÷0,8
=0,61875
≒0,62[Вт]

Емкость входного конденсатора (C IN ), отвечающего этому требованию по входной мощности, определяется по следующему уравнению.

Замена В IN = 5,0 [В], Вт IN = 0,62 [Вт],
и t = 0,07 [с] в этом уравнении получаем:

Следовательно, если C IN = 30 [мФ] или выше, можно поддерживать выходное напряжение, даже когда питание от источника останавливается до 0.07[с].
Примечание. Что касается емкости конденсатора, следует учитывать более низкий допуск, полученный из номинального значения.

Пример цепи

* Коэффициент преобразования определяется путем деления КПД при номинальной нагрузке на 100.

синфазный — Освоение дизайна электроники

Синфазное напряжение может привести к ошибкам в приложениях дифференциального усилителя. Какое синфазное напряжение? Синфазное напряжение — это уровень напряжения, общий как для инвертирующего, так и для неинвертирующего входов дифференциального усилителя.Во многих приложениях дифференциальный усилитель используется для усиления разницы между двумя напряжениями для последующей обработки, или для изоляции сигнала от синфазного шума, или для усиления сигнала, который находится на вершине некоторого высокого уровня напряжения. Если синфазное напряжение не отклоняется, это проявляется как ошибка на выходе усилителя.

Принято считать, что ошибка синфазного сигнала незначительна из-за высокого коэффициента подавления синфазного сигнала (CMRR) операционных усилителей.Это не всегда так. Как только разработчик электроники подключает резисторы вокруг этого усилителя в дифференциальной конфигурации, синфазная ошибка становится значительной.

Синфазное напряжение Vcm и дифференциальное напряжение Vd показаны в группе уравнений (1).

(1)

Почему эти выражения? Как Vcm был определен таким образом и почему? Мы начнем с рассмотрения значения каждого входного напряжения в дифференциальном усилителе.

На рис. 1 видно, что V1 — это входное напряжение между R1 и землей, а V2 — входное напряжение между R3 и землей.

Рисунок 1

Как мы видели в MasteringElectronicsDesign.com: Передаточная функция дифференциального усилителя , сигнал на выходе усилителя выглядит следующим образом:

(2)

Если мы составим это уравнение иначе, как в (3),

(3)

видно, что в единственном случае, когда

(4)

схема усиливает разность входных сигналов, V1-V2.Другими словами,

(5)

Итак, какое синфазное напряжение? Чтобы дать вам ответ, давайте переставим входные сигналы, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2

Теперь должно быть ясно, что при одинаковом соотношении пар резисторов вклад V2 в выходной сигнал равен нулю. Это также видно из уравнения (2), записанного иначе, как в (6).В уравнении (6) я сгруппировал члены так, чтобы были показаны два основных сигнала: разность V1-V2 и V2.

(6)

Как я пришел к этому уравнению? Это можно сделать двумя способами: математически, используя простые алгебраические методы, или с помощью теоремы о суперпозиции.

Использование теоремы о суперпозиции проще, потому что мы можем считать, что в схеме на рисунке 2 есть два источника напряжения. Один источник — V1-V2, а другой — V2.На основании теоремы о суперпозиции, если мы уберем один источник V2 и заменим его проводом, мы найдем первый член уравнения (6). Действительно, когда R3 подключен к земле, усилитель на рис. 2 становится неинвертирующим усилителем. Как я показал в предыдущей статье MasteringElectronicsDesign.com: передаточная функция дифференциального усилителя , Vout1 — это напряжение на неинвертирующем входе, умноженное на усиление, заданное резисторами R4 и R3.

(7)

С Vout1 я отметил выходное напряжение, когда V2 равен нулю.

Путем перестановки

приходим к первому члену уравнения (6).

Второй член уравнения (6) представляет собой выходное напряжение, когда V1-V2 становится равным нулю. В этом случае усилитель на рис. 2 представляет собой дифференциальный усилитель с одинаковым напряжением V2 на обоих входах. Отсюда второй член уравнения (6).

Уравнение (6) важно, поскольку оно показывает синфазную ошибку. Поскольку схема усиливает разность V1-V2, этот сигнал появляется как находящийся поверх V2.Следовательно, V2 можно рассматривать как синфазное напряжение. Если отношения резисторов строго равны, второй член в уравнении (6) равен нулю. Если это не так, на выходе усилителя будет отображаться тот же член как ошибка. Это ошибка синфазного напряжения.

Насколько велика эта ошибка и почему она должна волновать разработчика электроники?

Предположим, что отношение резисторов равно, как в уравнении (4), и что только R2 имеет допуск t , который может быть положительным или отрицательным, но меньше 20%.Другими словами:

(8)

Для резисторов это практическое предположение. Примеры обычных допусков резисторов: 0,1%, 1%, 10%, 20%. В моем примере R1, R3 и R4 являются идеальными резисторами с допуском 0, а R2 имеет допуск, скажем, 10%, который я отметил с t . Это создает несоответствие отношений резисторов R2/R1 и R4/R3, так что на выходе дифференциального усилителя появляется синфазное напряжение V2, отмасштабированное с коэффициентом, зависящим от допуска t .Этот уровень напряжения является синфазной ошибкой.

Чтобы рассчитать эту ошибку, запишем синфазную часть выходного сигнала дифференциального усилителя, принимая во внимание допуск t резистора R2,

(9)

где с помощью Vocm я отметил синфазное напряжение на выходе дифференциального усилителя. Поскольку интересующим сигналом является разность V1-V2, синфазная ошибка на выходе дифференциального усилителя составляет Vocm.

После вычислений и с использованием (4) Vocm становится равным

.
(10)

Можно считать, что t·R2/R1 мало по сравнению с отношением R2/R1, определяющим коэффициент усиления усилителя. Кроме того, для коэффициентов усиления больше 10 значением 1 в знаменателе можно пренебречь. Таким образом, синфазная ошибка Vocm составляет

.
(11)

Уравнение (10) показывает, что если один резистор R2 имеет допуск, отличный от нуля, на выходе дифференциального усилителя возникает значительная ошибка, которая приблизительно равна синфазному напряжению, умноженному на этот допуск.

Например, если V2 = 10 В, V1 = 10,1 В и

схема на Рисунке 1 усиливает разницу между этими двумя сигналами, так что на выходе получается 2В.

Однако, если R2 имеет допуск +10%, погрешность на выходе схемы составляет Vocm = 10В·0,1 = 1В. В результате выход дифференциального усилителя будет суммой дифференциального выхода 2В и ошибки 1В, что составляет 3В. Погрешность в 1В значительна.

Если R2 имеет допуск 0.1% погрешность составляет 10 мВ, что в некоторых приложениях можно считать пренебрежимо малым. Вот почему обычная рекомендация состоит в том, чтобы иметь либо хорошо согласованные резисторы для дифференциального усилителя, либо резисторы с допуском 0,1% или даже 0,05%.

Та же логика действительна для V1, который можно рассматривать как синфазное напряжение, в то время как схема усиливает отрицательную разность -(V1-V2). В следующей части я покажу, что условное обозначение синфазного напряжения равно

.

, а также причину, по которой этот метод является предпочтительным.

Как рассчитать и решить показания выходного напряжения потенциометра в ненагруженном состоянии | Инструментарий

На изображении выше показаны показания выходного напряжения потенциометра в ненагруженном состоянии.

Для расчета выходного напряжения потенциометра в ненагруженном состоянии необходимы три основных параметра: Входное смещение (x i ), Максимально возможное смещение (x T ) и Входное напряжение (v i ).

Формула для расчета выходного напряжения потенциометра в ненагруженном состоянии:

v o  = x i  /  xT  . в я

Где:

v o  = Показания выходного напряжения потенциометра
x i  = Входное смещение
x T  = Максимально возможное смещение
v i  = Входное напряжение

Давайте решим пример;
Найдите показание выходного напряжения потенциометра, когда входное смещение равно 28, максимально возможное смещение равно 14, а входное напряжение равно 7.

Это означает, что;

x i = Рабочий объем на входе = 28
x T = Максимально возможный рабочий объем = 14
v i = Входное напряжение = 7

v o  = x i  /  xT  . v i
v o  =  28  /  14 x 7
v o = 2 x 7
v o

= 03

Следовательно, показание выходного напряжения потенциометра составляет 14 В.

Расчет входного смещения при выходном напряжении потенциометра, максимально возможном смещении и входном напряжении

x i = v o x x T / v i

Где:

x i  = Входное смещение
v o  = Показания выходного напряжения потенциометра
x T  = Максимально возможное смещение
v i  = Входное напряжение

Давайте решим пример;
Найдите смещение на входе, когда показание выходного напряжения потенциометра равно 5, максимально возможное смещение равно 2, а входное напряжение равно 4.

Это означает, что;

v o = Показания выходного напряжения потенциометра = 5
x T = Максимально возможный рабочий объем = 2
v i = Входное напряжение = 4

x I = v o xx t / / 9 I
x I = 5 x 2
x I = 10 / 4
х i = 2,5

Следовательно, входное смещение равно 2.5 В.

Расчет максимально возможного смещения при заданных выходном напряжении потенциометра, входном смещении и входном напряжении.

x T = v i x x i / v o

Где;

x T = Максимально возможный рабочий объем
v o = Показания выходного напряжения потенциометра
x i = Входной рабочий объем
v i = Входное напряжение

Давайте решим пример;

Найдите максимально возможное смещение, когда показание выходного напряжения потенциометра равно 10, смещение на входе равно 8, а входное напряжение равно 2.

Это означает, что;

v o = Показания выходного напряжения потенциометра = 10
x i = Смещение на входе = 8
v i = Входное напряжение = 2

x T = V I xx I / V O
x T = 2 x 8 / 10
x T = 16 / 10
х Т = 1,6

Следовательно, максимально возможное смещение равно 1.6 В.

Расчет входного напряжения при заданных входном смещении потенциометра и максимально возможном смещении.

v i = v o x x T / x i

Где;

v i  = Входное напряжение
v o  = Показания выходного напряжения потенциометра
x i  = Входное смещение
x T = Максимально возможное смещение

Давайте решим пример;
Найдите входное напряжение, когда показание выходного напряжения потенциометра равно 12, входное смещение равно 10, а максимально возможное смещение равно 6.

Это означает, что;

v o = Показания выходного напряжения потенциометра = 12
x i = Рабочий объем на входе = 10
x T = Максимально возможный рабочий объем = 6

v i = v o xx t / / x I
V I = 12 x 6 / 10
V I = 72 / 10
v i = 7,2

Следовательно, входное напряжение равно 7.2 В.

Калькулятор Nickzom — Энциклопедия калькулятора способна рассчитать показания выходного напряжения потенциометра в ненагруженном состоянии.

Чтобы получить ответ и работу считывания выходного напряжения потенциометра в ненагруженном состоянии с помощью калькулятора Nickzom — Энциклопедия калькулятора. Во-первых, вам нужно получить приложение.

Вы можете получить это приложение любым из следующих способов:

Интернет  – https://www.nickzom.org/calculator-plus

Чтобы получить доступ к профессиональной версии через Интернет, вам необходимо зарегистрироваться и подписаться за 2000 NGN за год , чтобы иметь полный доступ ко всем функциям.
Вы также можете попробовать демо-версию через https://www.nickzom.org/calculator

.

Android (платно)  – https://play.google.com/store/apps/details?id=org.nickzom.nickzomcalculator
Android (бесплатно)  – https://play.google.com/store/apps/details?id=com.nickzom.nickzomcalculator
Apple (платно)  – https://itunes.apple.com/us/app/nickzom-calculator/id1331162702?mt=8
Один раз , вы получили приложение энциклопедии калькулятора, перейдите к карте калькулятора , , затем нажмите Материалы и металлургия в разделе Машиностроение .

Теперь нажмите на контрольно-измерительные приборы в разделе Материалы и металлургия

Теперь нажмите Показания выходного напряжения потенциометра в ненагруженном состоянии под Контрольно-измерительные приборы

На приведенном ниже снимке экрана показана страница или действие для ввода ваших значений, чтобы получить ответ для чтения выходного напряжения потенциометра в ненагруженном состоянии в соответствии с соответствующими параметрами, которые представляют собой входное смещение (x i ), максимально возможное смещение (x T ) и Входное напряжение (v i ).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.