Курсовая работа: Электронный вольтметр переменного тока действующих значений

R22: С2-23-0.25-20 кОм ± 10%

C5: К71-6-300В-390 нФ ± 10%

1.5 Расчет преобразователя действующих значений (ПДЗ)

Преобразователи действующих значений напряжений могут быть реализованы двумя методами: с использованием логарифмирующих-антилогарифмирующих устройств, но преобразователь получается сложным и невысокоточным; с помощью преобразователей с квадратичной характеристикой и извлекающей квадратный корень. Чаще пользуются вторым методом.

Структурная схема ПДЗ состоит из устройства выделения модуля (УВМ), квадратирующего функционального преобразователя (КФП), усредняющего устройства (УУ) и функционального преобразователя, реализующего извлечение квадратного корня ().

Рис. 3.6

В качестве УВМ входного напряжения в зависимости от граничных значений частоты могут использоваться активные или пассивные преобразователи средних значений (ПСЗ).

В качестве КФП применяются преимущественно терморезисторные, термоэлектрические преобразователи и функциональные преобразователи с естественной нелинейностью характеристик и кусочно-линейной аппроксимацией параболы.

В качестве УУ могут использоваться активные и пассивные фильтры нижних частот.

В данном проекте КФП выполнено на основе множительно-делительного устройства (МДУ) на управляемых проводимостях. На входе такого КФП нет необходимости использовать УВМ. Схема МДУ приведена на рис. 3.7.

Рис. 3.7

МДУ состоит из усилителя рассогласования на операционном усилителе (ОУ) DA4, двух полевых транзисторов VT1 и VT2, расположенных в одном корпусе, преобразователя напряжение-ток на ОУ DA5, преобразователя ток-напряжение на ОУ DA6 и двух источников питания на U₀ и E.

Модуль напряжения стабилизации стабилитронов 2С156В VD3 и VD4 U_ст = 5.6 В, а ток стабилизации I_ст = 5 мА. Следовательно, номиналы сопротивлений R₂₄ и R₂₅ можно определить по формуле:

[Ом](3.5.1)

Значения напряжений U₀ и E равны соответственно +5.6 В и –5.6 В.

Выходное напряжение усилителя рассогласования DA4 управляет проводимостями каналов полевых транзисторов VT1 и VT2 таким образом, чтобы сохранить напряжение на его инвертирующем выходе близким к нулю. При этом i₁ + i₂ = i₃ . Откуда

.(3.5.2)

Так как характеристики полевых транзисторов VT1 и VT2 идентичны, то проводимости их каналов равны, то есть g₁ = g₂ и

. (3.5.3)

Ток i₅ на выходе преобразователя напряжение-ток при выполнении условия

(3.5.4)

равен

.(3.5.5)

Постоянная составляющая напряжения на выходе DA6 будет равна

.(3.5.6)

Резистор R₂₆ выбирается исходя из минимально допустимого сопротивления нагрузки для источника входного сигнала U_вх . Так как в качестве него обычно используют электронные усилители, то R₂₆ целесообразно брать большим 10 кОм. Резистор R₃₂ можно брать равным резистору R₂₆ . Существенно увеличивать резистор R₂₆ не следует, так как лучшие результаты получаются при больших токах i₁ , i₂ , i₃ , которые не превышают 1 мА. Поэтому, при выборе R₂₆ надо ориентироваться на выполнение неравенств:

[А]; (3.5.7)

, (3.5.8)