峰值采样电路在涡轮叶片温度检测系统中的应用

时间:2009-12-11来源:网络

针对电压型峰值采样电路的缺点,提出由跨导运算放大器代替电压型中的一般运算放大器。
跨导运算放大器又称“OTA”。由场效应管构成,具有输入电阻高、噪声小、功耗低、没有二次击穿现象、动态范围大的特点。它将电压输入变为电流输出,并通过外加偏压控制运算放大器的工作电流。使其输出电流在较大的范围内变化,具有电流输出范围宽、转换速率高等特点,且无需外接电流源提供静态回路。利用高速比较器直接比较保持信号与输入脉冲来产生峰值信号。

4 电路分析及讨论
对于跨导运算放大器的输出电流有:

式中,g为跨导,当在峰值电压时,vi-vo。趋向于零,电流i也趋向于零,即在tL(回路时间,指信号从输入到反馈回来的时间)的时间内,电流i由最大向零变化。过冲也随之变小。
同样,计算该电路的频率特性。

则系统电压转移函数为:

电路的转折频率为,此电路只有一个极点。
由以上计算可知,跨导型峰值采样解决了电压型峰值采样的两个缺点,如图4所示,提高了峰值采样的性能。实际电路的调试结果也证明了这一点。CA3080是一种单片集成跨导运算放大器,具有电流输出范围宽、转换速率高等特点,且无需外接电流源提供静态回路。

具体电路如图5所示。图5电路中需注意C1值的选择,根据不同的通频带上限频率f所用的C1值是不同的。选择方法如下:

对于跨导运算放大器CA3080,其输出最大电流时典型正向跨导为g=10 ms,在理想情况下,该电路的通频带极宽,主要原因在于OTA的输出阻抗极大(约107Ω),可近似认为其输出电流与负载无关。

5 结束语
该峰值采样电路线性较好,不会产生过冲,通过调节电容C1的值,可调节带宽。电路中的跟随器LM358N输入阻抗大,输出阻抗小,起到阻抗匹配的作用。而且无需增设温度补偿特性电路,使电路结构简单,易调试维护,可靠性和一致性较好。

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关键词: 峰值采样 电路 涡轮 温度检测

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