AD736 cz1.pdf

AD736

scalony przetwornik

True RMS

Najsłynniejsze

część 1

aplikacje

Niniejszy artykuł powstał jako odpowiedź na proś−

by wyrażane w ankietach, a także w związku z wy−

nikami konkursu pt. “Kłopoty z prądem”.

Czytelnicy EdW niejednokrotnie spotykają się

z określeniami RMS i True RMS.

Prawie wszyscy wiedzą, że określenia te wiążą się

z pomiarami wartości skutecznej napięcia i prądu.

W artykule zostały krótko omówione podstawy teore−

tyczne, a co znacznie ważniejsze − zaprezentowany

jest popularny scalony przetwornik wartości skutecz−

Dla kogo i po co?

W codziennej praktyce bardzo często trze−

ba mierzyć przebiegi zmienne. Jak wiadomo,

ich podstawowymi parametrami są wartości

skuteczne, a nie wartości średnie czy szczy−

towe. Przy pomiarach napięć o kształcie si−

nusoidy nie ma problemów. Wszystkie multi−

metry, nawet te najtańsze, prawidłowo poka−

zują wartość skuteczną mierzonego przebie−

gu sinusoidalnego.

Okazuje się jednak, że gdy trzeba zmie−

rzyć napięcie lub natężenie przebiegów od−

kształconych, niesinusoidalnych, wtedy zde−

cydowana większość prostych mierników da−

je fałszywe wskazania − wynik jest zwykle

mniejszy od wartości skutecznej. Błąd jest

tym większy, im bardziej kształt badanego

przebiegu różni się od sinusoidy. Przyczyną

są prostowniki, a właściwie przetworniki na−

pięcia zmiennego na stałe. W ogromnej więk−

szości przyrządów wykorzystuje się tanie

prostowniki wartości średniej, wyskalowane

w wartości skutecznej. Jak wspomniano, dają

one prawidłowe wskazania tylko przy sygna−

łach sinusoidalnych. Przy bardzo odkształco−

nych przebiegach wskazania bywają obarczo−

ne ogromnym błędem, sięgającym kilkudzie−

sięciu, a nawet kilkuset procent! Oczywiście

takie wyniki są bezwartościowe! Aby można

z nich skorzystać, błąd nie powinien przekra−

czać 10%, tymczasem w przypadku krótkich

przebiegów o charakterze impulsowym czy

sygnałów audio, wskazania przyrządów mogą

być nawet dziesięciokrotnie mniejsze od war−

tości skutecznej przebiegów! Problem ten

występuje z całą ostrością przede wszystkim

w dwóch dziedzinach:

1. przy pomiarach napięć i prądów w ob−

wodach sieci energetycznej, gdzie zastoso−

wano regulatory fazowe zawierające tyrysto−

ry lub triaki,

2. przy pomiarach sygnałów audio.

Dla większości Czytelników EdW bar−

dziej interesująca jest ta druga dziedzina.

Rzecz w tym, że ani powszechnie stosowane

dziś wskaźniki wartości szczytowej (PPM −

peak program meter), ani wcześniej stosowa−

ne VU−metry nie pokazują wartości, odpo−

wiadającej natężeniu uzyskiwanego z nich

dźwięku. Wbrew pozorom nie jest to dro−

biazg − w wielu zastosowaniach bardzo po−

trzebne są właśnie takie przyrządy, których

wskazania byłyby proporcjonalne do natęże−

nia dźwięku i subiektywnie odczuwanej gło−

śności. Dotyczy to nie tylko wskaźników wy−

sterowania czy mierników natężenia dźwię−

ku, ale także wszelkiego rodzaju procesorów

dźwięku, gdzie w miarę możliwości powinny

być stosowane przetworniki wartości sku−

tecznej. Tylko one gwarantują uzyskanie zna−

komitych efektów.

Ogólnie biorąc, we wszystkich przyrządach

mierzących przebiegi zmienne powinny być

stosowane przetworniki wartości skutecznej,

czyli układy zamieniające (dowolny) przebieg

zmienny na stały, o wartości odpowiadającej

wartości skutecznej przebiegu zmiennego.

Przeszkodą są dość wysokie ceny takich

przetworników. Dawniej były to rozbudowa−

ne układy budowane z pojedynczych elemen−

tów, dziś są to układy scalone. Cena nie−

których z nich pozostaje w zasięgu praktycz−

nie wszystkich hobbystów. Przykładem jest

kostka AD736, opisana szczegółowo

w drugiej części artykułu. Z kostką tą powi−

nien zapoznać się każdy elektronik, ponie−

waż wcześniej czy później zechce ją wyko−

rzystać.

Trochę teorii

W podręcznikach można znaleźć dwie

główne definicje wartości skutecznej. Łatwa

do intuicyjnego pojęcia jest ta, która mówi, że:

wartość skuteczna napięcia (prądu)

zmiennego to taka wartość napięcia (prą−

du) stałego, która spowoduje wydzielenie

w rezystancji obciążenia takiej samej ilości

ciepła, co badany przebieg zmienny .

Opierając się na tej definicji, można za−

proponować budowę najprostszego “cieplne−

go” przetwornika wartości skutecznej. Jeżeli

wartość skuteczna przebiegu zmiennego od−

powiada wartości przebiegu stałego, wywo−

łującego te same skutki cieplne, wystarczy

zastosować układ z rysunku 1 . Jeden

z dwóch jednakowych rezystorów jest zasila−

ny mierzonym przebiegiem, drugi regulowa−

nym napięciem (prądem) stałym. Podczas

pomiaru należy tak ustawić potencjometr, by

termometry wskazywały jednakową tempera−

turę. Miernik prądu stałego (woltomierz, am−

peromierz) pokaże wtedy wartość równą war−

tości skutecznej badanego przebiegu zmienne−

go. W praktyce bywają (lub raczej bywały)

Elektronika dla Wszystkich

Najsłynniejsze aplikacje

stosowane przetworniki wartości skutecznej

oparte na podobnej zasadzie, zbudowane

mniej więcej jak na rysunku 2 . Pokazano tu

układ z grzejnikami i termistorami, znane są

także analogiczne układy z żarówkami i foto−

elementami. Na wejście takiego przetwornika

podawany jest przebieg zmienny (napięcie lub

prąd), a na wyjściu występuje przebieg stały

(napięcie lub prąd), odpowiadający wartości

skutecznej wejściowego przebiegu zmienne−

go. Wszystko zgodnie z podaną definicją.

Pamiętając o tej drugiej potędze we wzo−

rach na moc, nietrudno uchwycić sens groźnie

wyglądających wzorów na wartość skuteczną

napięcia i prądu. Wzory te wskazują po pro−

stu, że aby obliczyć wartość skuteczną, trzeba:

1. chwilowe wartości napięcia (prądu)

podnieść do drugiej potęgi, czyli do kwadra−

tu {[(i(t)] 2 dt}

2. scałkować, czyli uśrednić w czasie jed−

nego okresu { całka od to do to+T}

3. wyciągnąć pierwiastek kwadratowy.

Operacje podnoszenia do kwadratu, całko−

wania (uśredniania) i pierwiastkowania można

przeprowadzić na drodze elektronicznej, za

pomocą układów analogowych. Można więc

zbudować układ elektroniczny, który zrealizuje

podaną funkcję matematyczną. Na wejście po−

dawany jest badany sygnał zmienny, na wyj−

ściu pojawia się napięcie stałe, odpowiadające

wartości skutecznej napięcia badanego przebie−

gu. Ilustruje to rysunek 3 . Jest to przetwornik

wartości skutecznej, w którym realizowa−

ne są: pierwiastkowanie (ang. ROOT −

pierwiastek), uśrednianie (ang. MEAN −

średni) i podnoszenie do kwadratu (ang.

SQUARE − kwadrat). Z pierwszych liter

powstał skrót RMS. Tym samym Root

Mean Square oznacza po prostu wartość

skuteczną, a w praktyce także przetwornik

wartości skutecznej lub miernik (multi−

metr) z takowym przetwornikiem. Spotyka się

także określenie True RMS (true − prawdziwy).

Słowo true podkreśla, że jest to przetwornik

prawdziwej wartości skutecznej, a nie tylko od−

powiednio wyskalowany “zwykły” prostow−

nik, pokazujący wartość skuteczną jedynie

przebiegów sinusoidalnych.

Rysunek 3 sugeruje, jak można w prakty−

ce zbudować przetwornik wartości skutecz−

nej. Uśrednianie nie stanowi żadnego proble−

mu. Układy podnoszące do kwadratu i pier−

wiastkujące można zbudować na co najmniej

kilka sposobów.

przetwornika RMS. Choć różni się od układu

z rysunku 3, spełnia taką samą funkcję − daje

na wyjściu napięcie stałe, odpowiadające

wartości skutecznej przebiegu zmiennego po−

dawanego na wejście.

Rys. 4 Schemat blokowy praktycznego

przetwornika RMS

Rys. 1 Prosty sposób pomiaru

wartości skutecznej

Podane rysunki i elementarne informacje

mogą sugerować, że praktyczna realizacja

przetwornika RMS jest bardzo prosta, a za−

stosowane rozwiązanie zapewnia uzyskanie

na wyjściu napięcia stałego, dokładnie odpo−

wiadającego wartości skutecznej zmiennego

przebiegu wejściowego. W zasadzie tak jest.

Jak się za chwilę okaże, wystarczy zakupić

odpowiedni układ scalony, np. AD736, dołą−

czyć dosłownie dwa dodatkowe kondensato−

ry, i pożyteczny przetwornik prawdziwej

wartości skutecznej jest gotowy do pracy.

Tym samym okryte aurą tajemniczości prze−

tworniki RMS tracą całą swą niezwykłość.

Stają się najzwyklejszymi podzespołami,

które można i trzeba stosować w budowa−

nych układach pomiarowych. Co istotne, nie

trzeba wgłębiać się w szczegóły budowy, wy−

starczy poznać podstawowe układy aplika−

cyjne i rozumieć kluczowe parametry. Do−

świadczenia Pracowni Konstrukcyjnej AVT

i współpracowników EdW świadczą niezbi−

cie, że praktyczne wykorzystanie scalonych

przetworników RMS jest bardzo łatwe, a co

ważniejsze, nie trzeba się zbytnio obawiać

o uszkodzenie tych, trzeba przyznać, dość

kosztownych elementów.

Nie ulega wątpliwości, że każdy średnio

zaawansowany elektronik powinien

dosłownie i w przenośni dotknąć prze−

tworników RMS. Doświadczenia ze−

brane w Redakcji EdW wskazują, że

idealnym układem na dobry początek

jest kostka AD736. Jej układ aplikacyj−

ny jest beznadziejnie prosty, a jednak

przetwornik ten doskonale zdaje egza−

min w ogromnej większości zastoso−

wań. Na przykład z powodzeniem mo−

że być wykorzystywany w multime−

trach czy przystawkach do multimetrów do

pomiaru odkształconych przebiegów siecio−

wych (triaki, tyrystory), a co ważniejsze także

do pomiaru sygnałów audio w pełnym zakre−

sie pasma akustycznego. Taki obszar zastoso−

wań powinien zachęcić duże grono Czytelni−

ków EdW do prób i eksperymentów z uży−

ciem świetnego układu AD736.

Układ będzie opisany w następnym

numerze EdW.

Rys. 2

Druga definicja, która w rzeczywistości

jest równoważna pierwszej, ujmuje rzecz

z matematycznego punktu widzenia. Dla

przebiegów okresowych wartość skuteczną

napięcia (prądu) zmiennego określa wzór:

Choć dla praktyka zdecydowanie bardziej

strawna jest pierwsza definicja, nie można

pominąć drugiej. W gruncie rzeczy mówi ona

to samo co pierwsza, tylko wyraża to języ−

kiem matematyki.

Obie nawiązują do zależności energetycz−

nej, a ściślej do mocy, jaka wydzieli się w ob−

ciążeniu rezystancyjnym przy dołączeniu da−

nego napięcia zmiennego lub przepływie prądu

zmiennego. Właśnie ta druga definicja otwiera

drogę do zrozumienia nie tylko skrótu RMS,

ale także do zrozumienia działania przetworni−

ków prawdziwej wartości skutecznej. Jak wia−

domo, wzory na moc Pwydzielaną w obciąże−

niu rezystancyjnym R są następujące:

P= U 2 / R

P= I 2 * R

Trzeba zwrócić uwagę, że zarówno napię−

cie, jak i prąd występują w tych wzorach

w drugiej potędze. Wzory te obowiązują tak−

że dla wartości chwilowych mocy, napięcia

i prądu, oznaczanych małymi literami p, u, i.

Rys. 3 Schemat blokowy klasycznego

przetwornika RMS

Okazuje się jednak, że budowane obecnie

przetworniki wartości skutecznej są zbudo−

wane trochę inaczej. Są to oczywiście gotowe

układy scalone. W katalogach podaje się zale−

cane układy aplikacyjne. Nie trzeba rozumieć

szczegółów ich działania. W zasadzie wystar−

czy tylko informacja o niezbędnych elemen−

tach zewnętrznych, napięciach zasilania

i uzyskiwanej dokładności. Dla ciekawskich

na rysunku 4 podano bardzo uproszczony

schemat blokowy współczesnego scalonego

(red.)

Elektronika dla Wszystkich

Najsłynniejsze aplikacje

Kluczowe parametry

Aby podczes stosowania scalonych

przetworników RMS nie popełnić poważ−

nych błędów, trzeba rozumieć znaczenie klu−

czowych parametrów. Pierwszy to zakres na−

pięć zasilania i związany z nim zakres napięć

wejściowych.

Zakres napięć zasilania jest podany w ka−

talogu, przykładowo dla kostki AD736 jest

bardzo szeroki i wynosi +5...+33V (+2,8;−

3,3...±16,5V). W zasadzie nie ma tu nic taje−

mniczego − należy przypuszczać, że czym

większe napięcie zasilające, tym większe sy−

gnały (wejściowe) może przetwarzać układ.

Tak jest w istocie, ale trzeba tu pamiętać

o pewnych specyficznych właściwościach

sygnałów zmiennych. Rysunek 5 pokazuje

kilka przebiegów, których wartość skutecz−

na, co bardzo ważne, jest taka sama (0,5V).

Podanie ich na wejście przetwornika RMS

powinno dać na wyjściu takie samo napięcie

stałe, równe 0,5V. Trzeba jednak uwzględnić

dopuszczalny zakres napięć wejściowych.

Przykładowo, przy zasilaniu napięciem

+2,8V −3,2V zakres dopuszczalnych napięć

wejściowych układu AD736 w typowej apli−

kacji wynosi ±0,9V. Tym samym przebiegi

z rysunku 5a, 5b, 5c zostałyby zmierzone po−

prawnie, natomiast przebieg z rysunku 5d nie

mieści się w tym dopuszczalnym zakresie na−

pięć wejściowych. Co prawda kostka nie zo−

stanie uszkodzona (dopuszczalne nieniszczą−

ce napięcie wejściowe to ±12V), ale napięcie

wyjściowe nie będzie odpowiadać wartości

skutecznej przebiegu wejściowego. Przy zasi−

laniu większym napięciem ±5V zakres dopu−

szczalnych napięć wejściowych wynosi

±2,7V, i wtedy przebieg z rysunku 5d także

byłby zmierzony poprawnie. Przy napięciu

zasilania ±16,5V dopuszczalny zakres napięć

wejściowych wynosi co najmniej ±4V.

Powyższe dane i rysunek 5 obrazowo po−

kazują problem stosunku wartości szczyto−

wej do skutecznej danego przebiegu. Aby to

ująć ściślej, wprowadzono parametr zwany

współczynnikiem szczytu. Ten współczynnik

szczytu, z angielska nazywany crest factor

(w skrócie CF), to właśnie stosunek wartości

szczytowej do skutecznej. Dla sygnału pro−

stokątnego współczynnik szczytu wynosi 1,

dla sinusoidy 1,41..., dla przebiegu trójkątne−

go 1,73..., dla przebiegów audio sięga 3...5,

a przy muzyce nawet więcej.

Jeśli więc przetwornik RMS ma mierzyć

przebiegi o dużym współczynniku szczytu, na

przykład sygnały audio, trzeba zapewnić od−

powiedni zapas dopuszczalnych napięć wej−

ściowych. Dlatego, na przykład, zarówno przy

zasilaniu +2,8V, −3,2V, jak i ±5V zalecany za−

kres napięć wyjściowych wynosi co najwyżej

200mV. Po pierwsze te 200mV to typowy za−

kres pomiarowy scalonych woltomierzy (np.

ICL7106/07), po drugie umożliwia to także

prawidłowy pomiar przebiegów odkształco−

nych, o dużym współczynniku szczytu. (Infor−

macja dla dociekliwych − przy pomiarach sy−

gnałów o dużym współczynniku szczytu trze−

ba liczyć się z dodatkowym błędem, ale w ty−

powych zastosowaniach nie trzeba się tym

przejmować − ogólnie biorąc dokładność prze−

twarzania jest i tak bardzo dobra. Szczegóły

można znaleźć w katalogach.)

Innymi kluczowymi parametrami są cha−

rakterystyki częstotliwościowe. Nietrudno

Trzecią sprawą, którą trzeba rozumieć,

jest znaczenie kondensatorów dołączanych

z zewnątrz. W zasadzie z wcześniejszych

rozważań wynika, że potrzebny jest tylko

jeden kondensator uśredniający, jednak

w praktyce zazwyczaj stosowane są dwa.

Jeden z nich jest głównym kondensatorem

uśredniającym, oznaczonym na rysunku 4

C AV (AV − average, średni). Jest on absolut−

nie niezbędny do pracy przetwornika RMS.

Bez niego układ przestaje być przetworni−

kiem wartości skutecznej i staje się naj−

zwyklejszym prostownikiem dwupołów−

kowym. Bez tego kondensatora na wyjściu

występowałby po prostu przebieg tętniący,

dokładnie taki, jak w prostowniku dwupo−

łówkowym. To jest ciekawostka bez prak−

tycznego znaczenia − co prawda każdy sca−

lony przetwornik RMS z rodziny AD moż−

na wykorzystać jako prostownik dwupo−

łówkowy, jednak zdecydowanie taniej

można zrobić taki prostownik z dwóch

wzmacniaczy operacyjnych, dwóch zwy−

kłych diod i kilku rezystorów.

Nietrudno się domyślić, że pojemność

omawianego kondensatora uśredniającego po−

winna być jak największa. Istotnie, czym

większa pojemność, tym mniejszy błąd po−

miaru i mniejsze tętnienia napięcia wyjścio−

wego. Tak jest, w rzeczywistości na wyjściu

pojawia się napięcie stałe, ale ma ono niewiel−

ką składową zmienną (o częstotliwości dwu−

krotnie większej niż częstotliwość przebiegu

wejściowego − dokładnie tak, jak w “zwy−

kłych” prostownikach dwupołówkowych).

Rys. 5 Typowe przebiegi zmienne

się domyślić, że rzeczywiste układy mają

ograniczoną szybkość i nie “poradzą sobie”

z bardzo szybkimi przebiegami zmiennymi.

W zależności od budowy wewnętrznej prze−

twornika RMS, przebieg charakterystyk mo−

że być nieco inny, jednak z grubsza biorąc,

jest podobny do charakterystyk z rysunku 6.

Rysunek 6 pokazuje, jak zmienia się dokład−

ność przetwarzania układu AD736 w podsta−

wowej aplikacji w zależności od amplitudy

i częstotliwości. Jak widać, przy większych

amplitudach pasmo znacznie przekracza

górną granicę pasma akustycznego

(20kHz). Jedynie przy niskich napięciach,

poniżej 10mV, pasmo jest węższe. Na ry−

sunku 6 liniami przerywanymi zaznaczono

dla jakich zakresów częstotliwości uzysku−

je się dokładność 1% (przyrządy pomiaro−

we), 10%, czyli nieco ponad 1dB, oraz 3dB

(układy audio).

Na pierwszy rzut oka zawężanie pasma

przy zmniejszaniu amplitudy może wyglą−

dać niezbyt zachęcająco, ale trzeba pamię−

tać, że w praktyce bardzo rzadko zachodzi

potrzeba dokładnego mierzenia na zakresie

pomiarowym 200mV czy 1V przebiegów

mniejszych niż 10mV. W takich wypad−

kach trzeba po prostu zmienić zakres, czyli

wzmocnić ten mały sygnał. Rysunek 6 po−

winien zostać dokładnie przeanalizowany je−

dynie w przypadku budowy jakiegoś bardzo

precyzyjnego układu pomiarowego. W typo−

wych zastosowaniach osiągi kostki AD736

są jak najbardziej zadowalające i można

przyjąć, że dobrze pracuje ona w całym za−

kresie pasma akustycznego. Kto chciałby po−

szerzyć w górę zakres mierzonych częstotli−

wości, może zastosować AD736 w niestan−

dardowym układzie pracy albo wykorzystać

inną, szybszą kostkę z tej rodziny, np.

AD637. O tym za chwilę.

Rys. 6 Charakterystyki częstotliwo−

ściowe układu AD736 w typowej

aplikacji

Czym mniejsze częstotliwości przebiegów

mierzonych, tym większa powinna być po−

jemność uśredniająca. Czym mniejszy ma

być błąd wynikający z niedoskonałego uśre−

dniania, tym większa powinna być ta pojem−

ność. W przypadku układu AD736 zwiększa−

nie pojemności uśredniającej ma jednak pew−

ne niekorzystne skutki uboczne. (Tylko dla

dociekliwych: wynika to ze specyficznej bu−

dowy wewnętrznej układu. Kondensator C AV

dołączony jest równolegle do złącza baza−

emiter tranzystora. W przetworniku wyko−

Elektronika dla Wszystkich

Najsłynniejsze aplikacje

rzystuje się logarytmiczną zależność napięcia

na tym złączu od płynącego prądu. Jak wia−

domo, zastępcza rezystancja złącza B−E, do

której równolegle jest podłączony kondensa−

tor uśredniający, bardzo silnie zwiększa się

wraz ze zmniejszaniem prądu.) Mianowicie,

gdy sygnał wejściowy zmniejsza się, potrze−

ba stosunkowo długiego czasu, by napięcie

na kondensatorze uśredniającym spadło.

Tym samym czas ustalania wskazań przy

szybkim zmniejszaniu się sygnału jest znacz−

ny. Inaczej jest przy zwiększaniu sygnału −

prawidłowe napięcie wyjściowe ustala się

wtedy bardzo szybko. Opisana właściwość

może się wydawać poważną wadą, jednak

w ogromnej większości praktycznych zasto−

sowań nie trzeba się nią przejmować. Ponad−

to odpowiednie dobranie pojemności pozwa−

la uzyskać optymalne rezultaty dla danego

zakresu częstotliwości, rodzaju przebiegów

i spodziewanych amplitud. Szczegóły będą

podane w dalszej części artykułu.

Ewentualny drugi kondensator C F ma za

zadanie dodatkowo filtrować przebieg wyj−

ściowy, dzięki czemu zawartość tętnień na

wyjściu jest bardzo mała.

W tym miejscu należy dodać, że lektura

oryginalnej karty katalogowej może wpę−

dzić w stres − większość zamieszczonych

tam wykresów oraz objaśnień dotyczy róż−

norakich błędów. Wykresy te są jednak nie−

zbędne tylko wtedy, gdy układ będzie stoso−

wany w precyzyjnym przyrządzie pomiaro−

wym. W typowych zastosowaniach, także

przy pomiarach sygnałów audio czy prze−

biegów sieci 50Hz, nie ma potrzeby wgłę−

biać się w te szczegóły. Ogólnie biorąc na−

wet stosunkowo prosty i względnie tani

układ AD736 ma świetne parametry, które

wynikają z zastosowania nowoczesnej tech−

nologii produkcji, obejmującej także lasero−

wą korekcję każdego produkowanego eg−

zemplarza układu scalonego.

jest bezpośrednia współpraca z typowym

dzielnikiem, stosowanym w multimetrach

cyfrowych. Dodatkowy rezystor na wejściu

(47kΩ 1W) i dwie diody chronią układ przez

przypadkowym uszkodzeniem zbyt wysoki−

mi napięciami wejściowymi, które mogą wy−

stąpić przy złym ustawieniu przełącznika za−

kresów. Kondensator Cc (występujący także

na rysunku 7) może być zastąpiony zworą.

Charakterystyki częstotliwościowe typo−

wych układów z rysunków 7 i 8 pokazane

były na rysunku 6.

Układ z rysunku 7 jest sprzężony zmien−

noprądowo (kondensatory na wejściach 1

i 2), czyli reaguje tylko na składową zmienną

przebiegów. W niektórych zastosowaniach

mierzone będą przebiegi zawierające składo−

wą stałą. W takim wypadku trzeba je podać

na nóżkę 2 bezpośrednio, a nóżkę 1 zewrzeć

do masy, jak pokazuje rysunek 8. Generalna

zasada jest taka: jeśli układ ma mierzyć na−

pięcia wejściowe wraz ze składową stałą

(oczywiście w stosunku do masy − nóżki 8),

nie stosuje się kondensatora wejściowego

(nóżka 2) oraz kondensatora Cc, a nóżkę 1

należy zewrzeć z masą. W znacznej większo−

ści przypadków mierzona jest tylko składowa

zmienna. Wtedy składowa stała jest odcinana

przez kondensator wejściowy, dołączony do

nóżki 2. Kondensator Cc, który też poniekąd

odcina składową stałą, nie jest wtedy ko−

nieczny: można go zastosować lub zewrzeć

nóżkę 1 wprost do masy, czyli nóżki 8.

W każdym przypadku nóżka 1 nie powinna

wisieć w powietrzu.

Kostka AD736 ma dwa wejścia. Zwykle

w tej roli wykorzystywana jest nóżka 2. Jest

to wejście o ogromnej oporności wejściowej

(1000GΩ ) i znikomym prądzie polaryzacji

(1...10pA). Pomimo tych świetnych parame−

trów wejścia 2, w niektórych zastosowaniach

warto wykorzystać jako wejście nóżkę 1,

a nóżkę 2 dołączyć do masy. Wersję do po−

miaru przebiegów zmiennych bez składowej

stałej pokazuje rysunek 9 (reszta układu jest

taka sama, jak na rysunkach 7 lub 8). Układ

ma wtedy niewielką rezystancje wejściową,

równą 8k

AD736

Typowy układ aplikacyjny kostki

AD736, produkowanej przez Analog Devi−

ces, jest pokazany na rysunku 7 . Choć

układ scalony musi być zasilany napięciem

symetrycznym, łatwo je uzyskać przez za−

stosowanie dwóch rezystorów (nawet o du−

żej wartości 100kΩ ), tworzących obwód

sztucznej masy. Oczywiście napięcie wyj−

ściowe występuje między wyjściem (nóżka

6) a (sztuczną) masą, czyli punktem połą−

czenia rezystorów. Kondensator dołączony

do nóżki 5 jest kondensatorem uśredniają−

cym C AV . Kondensator łączący nóżki 3 i 5

jest dodatkowym kondensatorem filtrują−

cym C F .

Inny przykład zastosowania układu

AD736 jest pokazany na rysunku 8 . Tu

układ jest zasilany napięciem symetrycz−

nym względem masy. Dzięki bardzo dużej

rezystancji wejściowej (nóżka 2) możliwa

Rys. 7 Typowa aplikacja kostki AD736

Rys. 8 Inna popularna aplikacja

Elektronika dla Wszystkich

, ale za to znacznie szersze pasmo

przenoszenia i szerszy zakres napięć wejścio−

wych. Udowadniają to rysunki 10 i 11 .

Tabela 1 zawiera podstawowe parametry

układu AD736.

Dopuszczalny zakres napięć zasilania: ±2,8V,−3,2V...±16,5V

Typowe zalecane napięcie zasilające: ±5V

Pobór prądu: typ. 0,17mA, max 0,27mA

Dokładność przetwarzania (sinusoida 1kHz 200mV):

typ. ±0,3mV/±0,3%

Dodatkowy błąd przy CF=1...3 (CAV,CF=100uF): typ. 0,7%

Dodatkowy błąd przy CF=5 (CAV,CF=100uF): 2,5%

Rezystancja wejściowa nóżki 2: typ 1000GΩ

Prąd polaryzacji nóżki 2: typ. 1pA, max (+50C) 10pA

Dopuszczalny zakres wejściowych napięć pracy nóżki 2:

Uzas=±2,8V, −3,2V: min. ±0,9V

Uzas=±5V: typ. ±2,7V

Uzas=±16,5V: min ±4,0V

Rezystancja wejściowa nóżki 1: typ. 8k

(6,4...9,6k

Tabela 1

Rys. 9 Wykorzystanie wejścia niskoo−

porowego

Tabela 2

Rys. 10 Charakterystyka częstotliwo−

ściowa przy wykorzystaniu wej−

ścia niskooporowego (n. 1)

Rys. 11 Dopuszczalne napięcia wej−

ściowe na nóżkach 1 i 2

)

Dopuszczalny zakres wejściowych napięć pracy nóżki 1:

Uzas=±2,8V, −3,2V: typ. ±1,7V

Uzas=±5V: typ. ±3,8V

Uzas=±16,5V: min ±11V

Wyjściowe napięcie niezrównoważenia: typ 0,1mV, max 0,5mV

Zakres napięcia wyjściowego (RL=2k)

Uzas=±2,8V, −3,2V: min. 0...+1,6V

Uzas=±5V: min. 0...+3,6V

Uzas=±16,5V: min. 0...+4V

Maksymalny prąd wyjściowy: min. 2mA

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: