ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Усилители переменного и. импульсного токов из "Полярографы и их эксплуатация в практическом анализе и исследованиях" При использовании усилителей переменного то са исключается прохождение постоянной составляющей тока ячейки, куда, в принципе, могут входить постоянная составляющая полезного сигнала, постоянная составляющая тока сопутствующего компонента, медленноменяющаяся компонента емкостного тока. Отличительной особенностью усилителей переменного тока является наличие переходных Ср (рис. 55, а) цепей, которые и создают преграду для прохождения постоянного тока. Подобрав параметры переходных цепей можно настроить усилитель на пропускание, например первой, второй или третьей гармоник сигнала, на сигнал разностной частоты двух в.ч. модулирующих напряжений, на сигнал на иастоте н.ч. модулирующего напряжения при использовании амплитудно-модулирующего напряжения. При этом для подавления помехи необходимо, чтобы выполнялось равенство 1/шСр = К7 р, где К-коэффициент подавления помехи, который может приниматься равным 10 100 и т.д. Так, для ослабления первой гармоники сигнала в 10 раз при выделении второй гармоники необходимо уменьшить разделительную емкость в 5 раз. [c.90] Однако из-за наличия переходных цепей появляются фазовые искажения сигнала. Фазовые искажения в методах ВПТ-П, ВПТ-Т и ДИВ при реализации временной селекции могут привести к тому, что в момент измерения емкостный ток окажется не равным нулю. А в методе ВПТ-С ток сдвигается относительно питающего модулирующего напряжения на угол, отличный от предполагаемого. В результате ухудшаются условия оптимального выделения сигнала, в первую очередь сигнала малого уровня. Для трехкаскадного усилителя сдвиг может составлять от единиц до десятков градусов. Действие фазовых искажений удается уменьшить путем введения фазокорректирующих цепей (ФКЦ). ФКЦ представляет собой в простейшем исполнении ЛС-цепь (рис. 55, а). Фазовая коррекция может осуществляться и большим числом ФКЦ на входе и выходе усилительного каскада. Но лучше их располагать в пред-усилительном каскаде, чтобы далее сигнал проходил без фазовых искажений. [c.90] Более совершенного разделения составляющих тока ячейки удалось добиться в результате введения в усилительный тракт фазового детектора 2, 3 (рис. 55, в). Фазовый детектор действует как ключ, который пропускает сигнал в момент поступления опорного напряжения иили 17 2 Если это напряжение совпадает по фазе с модулирующим напряжением, то выделяется активная компонента тока. [c.91] Если опорное напряжение сдвинуто относительно модулирующего напряжения на 90°, то выделяется на его выходе емкостная составляющая. Для простоты опорное напряжение с фазой, равной 0° и 90°, формируют из напряжения модуляции. Но при этом отделение эффективно, если омическое сопротивление раствора пренебрежимо мало. Тогда фаза модулирующего напряжения ИМП почти совпадает с фазой модулирующего напряжения на ИЭ. В противном случае фазы различаются, и соответственно фаза опорного напряжения не будет совпадать с фазой измеряемой составляющей. В связи с этим иногда в усилителе опорного напряжения или в усилителе сигнала применяют регулировку для подстройки фазы опорного напряжения под фазу сигнала или наоборот. Более перспективным является использование для формирования опорного напряжения сигнала, снимаемого с ЭС. Это имеет смысл при применении трехэлектродной ячейки. Для научных целей сигнал с усилителя иногда подают на два фазовых детектора опорное напряжение одного устанавливается в фазе с активной составляющей сигнала, другого-с емкостной составляющей сшнала. [c.91] Фазовый детектор находится под воздействием достаточно больших сигналов-это и усиленный сигнал ячейки, включая емкостный ток, это и опорное напряжение, которое должно быть больше этого сигнала. В связи с этим сочетают фазовую селекцию с временной фазовый детектор пропускает сигнал только в интервал времени, соответствующий прохождению максимального значения сигнала и минимального значения помехи. Такая селекция эффективна при выделении активной и емкостной составляющих. Но при этом опорное напряжение формируется в виде узких пиков и синхронизируется с подачей моделирующего напряжения. [c.92] При использовании резистивного преобразователя тока в напряжение, включенного в цепь /пейки, в которой ИЭ заземлен (см. рис. 34), применяют схемы согласования, позволяющие привязать напряжение на резисторе к земле, При этом дальнейшую работу с вьщеленным сигналом можно проводить относительно земли с помощью обычных схем. В качестве схем согласования исполыуют суммирующий каскад (рис. 55, г), у которого выходное напряжение = U — [/2- Высокоомный повторитель 5 необходим для исключения потребления тока из цепи ячейки после резистора резистивной цепью R2. Входной ток усилителя 3 должен быть не более 10 А. [c.92] При достижении потенциала начала полярографирования с помощью схемы управления размьпсаются контакты 13, и на время регистрации вольтамперограммы с помощью запоминающего конденсатора 12 подается значение и полярность управляющего напряжения на завторе транзистора И, обеспечивая постоянство оптимального фазового сдвига ф на время регистрации вольтамперограммы. Оптимальный фазовый сдвиг устанавливается автоматически перед съемкой каждой вольтамперограммы. Так работает схема в области более отрицательных потенциалов, когда подъем фоновой кривой развивается с правой стороны. При работе в более положительной области, где подъем фоновой кривой развивается с левой стороны, оптимальное значение ф устанавливается после регистрации каждой вольтамперограммы. [c.93] Описанные два последних варианта усилителей не рассчитаны на работу с РКЭ и на компенсацию влияния составляющей на частоте каплеобразования и не могут использоваться для режимов, в которых применяется временная селекция. Ниже приводятся универсальные схемы усилителей, которые могут быть применены для полярографов, работающих в режимах ВПТ-С с ФС, ВПТ-П, ВПТ-Т, ДИВ и НИВ, предназначенные для высокочувствительного выделения сигнала в условиях работы с РКЭ и со стационарными электродами. [c.94] Устройство работает следующим образом. Управляющие импульсы подаются на управляемый клапан в моменты времени, соответствующие концам горизонтальных участков напряжения переменного тока, когда емкостный ток становится минимальным. Управляемый клапан находится в открытом состоянии при отсутствии управляющего импульса и закрывается с его приходом. В соответствии с этим при отсутствии управляющего импульса цепь отрицательной обратной связи оконечного усилителя замкнута, и коэффициент передачи этого усилителя оказывается близким к единице. Под действием управляющего импульса цепь обратной связи оконечного усилителя размыкается, и его коэффициент усиления Ху становится близким к К = 50-100. При этом импульсы емкостного тока проходят через тракт усиления при коэффициенте передачи оконечного усилителя, равном единице, а импульсы тока электрохимической реакции-при коэффициенте передачи усилителя, равном Х, = 50-100. [c.96] Фазовые искажения, вносимые оконечным усилителем, не имеют существенного значения, так как в паузах между управляющими импульсами он охвачен 100%-ной отрицательной обратной связью, а при разомкнутой цепи обратной связи через него проходят только импульсы электрохимической реакции, фазовые искажения которых существенного влияния на работу системы в целом не оказывают. Оконечный усилитель нагружен на фазовый детектор. Этот усилитель может быть использован длЯ усиления гармонического сигнала, когда за счет временной селекции сигнала ограничивается прохождение сигнала тока ячейки во временные интервалы, в которых переменная составляющая емкостного тока имеет максимальное, а полезный сигнал минимальное значения. В результате усилительный тракт не перегружается сигналом емкостного тока. Вместе с тем, если переориентировать работу диодного клапана от управляющего сигнала, фаза которого будет смещена на 90° относительно управляющего сигнала при вьщелении максимального полезного сигнала, то усилитель будет пропускать ток ячейки, соответствующий максимальному значению емкостного тока и минимальному значению тока электрохимической реакции. Таким образом, усилитель будет переключен на выделение емкостного тока. [c.96] По конечному эффекту данная схема не отличается от усилителя, представленного на рис. 55, лс. Но благодаря использованию усилителей переменного тока с фазокорректирующими цепями она оказывается более простой. [c.97] Универсальный усилитель переменного и импульсного тока (рис. 55, ) предназначен для отделения постоянной составляющей тока ячейки после преобразователя тока в напряжение 7, усиления переменной составляющей, временной селекции и фазового детектирования. Тракт может использоваться в ДИВ, НИВ, ВПТ П, ВПТ С с ФС с раздельной регистрацией активной и емкостной составляющих тока ячейки. Он включает ключ 2, управляемый напряжением С7 д, разделительную емкость С , усилитель переменного тока 5, фазовый детектор, выполненный на ключах 4, управление которых осуществляется соответственно опорными напряжениями и 1/ 2, запоминающие емкости и С , высокоомные повторители 5 я 6 и усилитель 7. [c.97] Опорные напряжения получают на формирователе импульсов, в состав которого входит фазовращатель. Формирователь позволяет осуществить фазовую и временную селекцию и выделение активной и емкостных составляющих тока. Напряжения и [/ 2 различаются по фазе на 180° и могут смещаться относительно фазы модулирующего напряжения на О и 90° для ВПТ-С с ФС. Длительность опорных импульсов о может совпадать с полупериодо модулирующего напряжения = 7/2 (рис. 55, в) или в случае применения временной селекции составлять Т/2 (рис. 55, и). При / = 25 Гц о выбирают приблизительно равным 5 мс. Формирователь импульсов обеспечивает в режиме ВПТ-П расположение опорных импульсов опережающими задний фронт модулирующего импульса приблизительно на 1-2 мс. Напряжение 1/ включает и / 2- При работе с РКЭ формирователь импульсов выдает дополнительно команду на размыкание мючей 2 и 4 после окончания импульса регистрации на 200-400 мс после начала роста новой капли. Это позволяет защитить усилительные каскады от перегрузок импульсами емкостного тока в момент отрыва капли. Все опорные импульсы, как и модулирующее напряжение, следует синхронизировать с частотой сети. [c.97] Вернуться к основной статье