改進(jìn)設(shè)計(jì)的簡單預(yù)測器
出處:lzw120051 發(fā)布于:2012-08-10 14:48:20
一個(gè)自偏置的調(diào)熱電路有低至25ms的整體主要熱/電時(shí)間常數(shù),但在一個(gè)100ms的方波(熱)輸入脈沖后有一個(gè)明顯的回環(huán)響應(yīng);來源是一個(gè)脈沖藍(lán)色LED。用單運(yùn)放做的“預(yù)測器式”電路會產(chǎn)生一個(gè)實(shí)際輸入激勵(lì)的更真實(shí)圖像,它是對以前設(shè)計(jì)實(shí)例電路的改進(jìn)。圖1中構(gòu)成電路的低通濾波器有大約25ms的RC時(shí)間常數(shù)。

圖1,這個(gè)RC電路形成了單一主要的時(shí)間常數(shù)變換器,產(chǎn)生了一個(gè)回環(huán)振蕩的中間電壓VX,它響應(yīng)著一個(gè)輸入信號VIN。以VX為輸入,預(yù)測器電路從VX重構(gòu)出原始信號,使VOUT=VIN。
輸入電壓建立了對轉(zhuǎn)換器的激勵(lì)(如一個(gè)脈沖熱通量),而轉(zhuǎn)換器輸出端的電壓響應(yīng)VX,構(gòu)成了相應(yīng)預(yù)測器電路的輸入,后者的輸出為電壓信號VOUT。在復(fù)雜頻率s時(shí),可以用針對單極響應(yīng)的下列常用方程形式,寫出低通濾波器對其輸入VIN的函數(shù):

現(xiàn)在忽略圖1電路中反饋回路的400pF電容,則這個(gè)非反相運(yùn)放結(jié)構(gòu)的電壓增益為:

換句話說,對轉(zhuǎn)換器的無修正輸入激勵(lì),預(yù)測器電路的輸出都變成一樣的了。此外,無論輸入信號采取什么臨時(shí)形式,這個(gè)激勵(lì)必須為真。
圖2、3和圖4是送給轉(zhuǎn)換器的輸入波形;相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器輸出信號,以及終的預(yù)測器電路輸出,它來源于可用信號VX。這些圖分別顯示了三種形式2Hz頻率輸入的波形:一個(gè)鋸齒波,一個(gè)20%占空比的脈沖輸入,以及一個(gè)正弦波輸入。在每個(gè)圖中,VIN和VX的波形分別有5V和2.5V的垂直偏移。鋸齒波與正弦波的輸入信號有1V偏移,以保持單電源運(yùn)放的輸入為正。實(shí)際上,400pF電容是穩(wěn)定性所必需的,因?yàn)樗芊乐惯\(yùn)放的閉環(huán)增益隨頻率的升高而趨向于無窮大。另外,雖然AD820工作在單電源模式,但它也可以采用分離供電模式,以處理雙極信號。
預(yù)測器電路性能與預(yù)期一致,對于所有測試的輸入波形,均提供完全相等的輸入與輸出電壓。對更復(fù)雜的可能重復(fù)波形,輸入鋸齒波形的重構(gòu)為這種情況下電路的正常運(yùn)行提供了有力的證據(jù)(圖2)。與原始電路類似,這個(gè)預(yù)測器的輸出會立即跳至一個(gè)上升或下降指數(shù)轉(zhuǎn)換器響應(yīng)的漸近極限(圖3)。


另一方面,在圖4中,一個(gè)具有單一頻率分量的正弦波信號的轉(zhuǎn)換器引發(fā)相位偏移已獲得適當(dāng)?shù)姆聪驎r(shí)間校正,即-24.2ms,而略有衰減的轉(zhuǎn)換器輸出(此時(shí)是輸入波幅的95%)已恢復(fù)到99.7%的水平。輸入電壓的直流分量也已經(jīng)正確傳送,所有情況下都送至輸出端。
有一個(gè)重要的警告是:轉(zhuǎn)換器環(huán)回振蕩后跟隨的中間信號VX必須維持足夠的大小,這樣預(yù)測器電路才能地重構(gòu)出輸入激勵(lì)。
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