Модуляторы постоянного тока

Модуляторы постоянного тока применяются в различных исследованиях для измерения малых величин постоянного или пе­ременного тока и в коммутаторах аналогового сигнала при сборе и обработке информации в многоканальных системах. Для измерения постоянного тока модуляторы подключают ко входу усилителя леременного сигнала. В качестве модуляторов применяют реле, вибропреобразователи, диодные и транзисторные переключатели. Лучшими характеристиками обладают транзисторные модуляторы. Эти модуляторы выполняют как на биполярных так и на полевых транзисторах.

Модуляторы на биполярных транзисторах используют в тех случаях, когда требуется гальваническая развязка между датчиком и управляющим сигналом. Если же сопротивление источника сигна­ла более 500 кОм, то следует применять полевые транзисторы.

Основным недостатком модулятора является то, что при отсут­ствии входного сигнала на его выходах присутствует постоянное на­пряжение, возникающее за счет токов утечки и импульсных сигна­лов, связанных с паразитными межэлектродными емкостями актив­ных элементов. С этой точки зрения полевые транзисторы предпочтительнее, так как емкость затвор — канал у них значитель­но меньше межэлектродной емкости биполярных транзисторов. В открытом состоянии полевой транзистор представляет собой со­противление. Биполярные транзисторы в открытом состоянии имеют остаточное напряжение. Например, интегральная микросхема К101КТ1 имеет остаточное напряжение 50 мкВ. Остаточное напря­жение зависит от управляющего тока. При работе на модуляторах, собранных на биполярных транзисторах с низкоомным источником сигнала, уровень импульсных помех составляет 10 — 20 мкВ, а тем­пературный дрейф 0,2 — 0,5 мкВ/град.

Значительное влияние на работу модулятора оказывают поме­хи, проникающие на вход усилителя переменного сигнала из цепей управления через паразитные емкости. Эти помехи могут иметь амплитуду до 70 мВ. Чтобы помехи не насыщали усилитель, необ­ходимо применить схему компенсации.

Значительная часть существующих работ по модуляторам по­священа этому вопросу. Рассматриваются различные варианты уменьшения импульсных помех, а также влияние их на точность пре­образования постоянного сигнала в переменный.

Таблица 6.1

Примечание: E_mаx — максимальное напряжение переключаемого сигнала; E_ост — остаточное напряжение; I₀ — ток утечки; Rотк — сопротивле­ние открытого ключа; t_вил — время включения.