Курсовая работа: Перетворювач опір - тривалість імпульсу

В процесі роботи проводився розрахунок параметрів підсилювача, аналіз різних схем, були розраховані еквівалентні моделі транзистора. В результаті роботи одержали принципову готову схему перетворювача опір – тривалість імпульсу з відомою топологією і відомими номіналами елементів. Пояснювальна записка виконана в текстовому редакторі Microsoft Word 2002.

При проектуванні даного перетворювача слід звернути увагу на те, що частота живлення має бути високою, адже при цьому вихідний опір невеликий.

Вступ

Прискорення науково-технічного прогресу, розвиток автоматизації процесів виробництва вимагає постійного вдосконалення систем збору і переробки інформації. Найбільш успішно це розв'язується при виконанні операцій з величинами, представленими в дискретному (цифровому) вигляді.

До основних переваг обробки дискретної інформації слід віднести високу точність, велику швидкодію і хорошу перешкодозахисну, в чому чималу роль зіграв досвід розробки засобів цифрової обчислювальної техніки. Останнє відноситься не тільки до результатів, одержаних на виході цифрових приладів, але і до багатьох вузлів власне аналого-цифрових перетворювачів (АЦП), що представляють типові елементи і пристрої ЕОМ.

Вимірювання параметрів компонентів ланцюгів і пристроїв. Вимірювання активних опорів.

До лінійних компонентів електричних і радіотехнічних ланцюгів із зосередженими постійними відносять резистори, конденсатори і катушки індуктивності. Основними параметрами їх є відповідно опір, місткість і індуктивність. У ряді випадків вимірюють тангенс кута, втрат конденсаторів і добротність катушок, повний (комплексний) опір або повну провідність ланцюга. Для вимірювання перерахованих параметрів використовують наступні способи:

- амперметра-вольтметра, заснований на законі Ома;

- мостовою, при якому вимірювані активне і реактивне опори порівнюють з опорами робочих елементів, включених у відповідні плечі мостової схеми;

- резонансний, коли вимірювання проводять при резонансній настройці.

- вимірювальної схеми, виконаної у вигляді коливального контура.

Вибір того або іншого способу визначається необхідною точністю вимірювань і діапазоном частот, в якому досліджувані компоненти повинні працювати. З підвищенням частоти міняються методи вимірювання одних і тих же параметрів. Зокрема, на високих частотах. Необхідно враховувати власну місткість катушок індуктивності і параметри вимірювальної схеми, які на низьких частотах не грають істотної ролі.

Найпростіший спосіб вимірювання - спосіб амперметра-вольтметра. Він полягає у вимірюванні струму або напруги, функціонально пов'язаної з вимірюваним опором. Схеми, що реалізовують його, прості, ио не забезпечують високій точності вимірювань. Спосіб амперметра-вольтметра використовують в основному в омметрах - приладах для вимірювання електричного опору на постійному струмі.

Характерні схеми електромеханічних омметрів складаються з джерела живлення (звичайно використовують гальванічні елементи або мініатюрні акумулятори), магнітоелектричного вимірювального механізму, отградуірованного в одиницях опору, додаткового і калібрувального резисторів. В омметрі по схемі на рисунку 1 опір Rx включають послідовно з вимірювальним механізмом. При цьому шкала виходить зворотною, нульове відхилення стрілки відповідає 0, а максимальне Rx=0. Цю схему застосовують для вимірювання великих опорів. У омметрі з паралельним включенням вимірюваного опору шкала виходить прямою, але не рівномірною. Цю схему використовують для вимірювання малих опорів.

1 Розробка технічного завдання

Метою курсового проекту є розробка вимірювального перетворювача опір - тривалість імпульсу і його принципової схеми. Також метою даної роботи є придбання навиків аналітичного розрахунку перетворювача по заданим вимогам.

Електронними підсилювачами називають пристрої, призначені для підвищення потужності вхідних електричних сигналів. При цьому процес посилення сигналів здійснюється за допомогою підсилювальних елементів - транзисторів, що володіють управляючими властивостями. Малопотужний вхідний сигнал управляє витратами енергії джерела живлення значно більшого рівня потужності.За призначенням розрізняють підсилювачі напруги, струму і потужності. Підсилювачі потужності забезпечують задане посилення у вихідному ланцюзі як по струму, так і по напрузі.

Залежно від характеру зміни в часі вхідного сигналу розрізняють підсилювачі постійного і змінного струму. Якщо посилення одного підсилювального елементу недостатньо, то в якості навантаження каскаду використовують вхідний ланцюг другого підсилювального елементу і т.д. Підсилювач, що містить декілька ступенів підсилення, називають багатокаскадним.

Розглянуті принципи побудови підсилювальних каскадів використовують при проектуванні інтегральних мікросхем аналогічного призначення. Технологічно такі підсилювачі виконують у вигляді монолітної схеми , що містить всі необхідні елементи в інтегральному виконанні.

Операційні підсилювачі (ОП) в інтегральному виконанні в теперішній час складають основу аналогових інтегральних мікросхем. Операційні підсилювачі призначені для виконання математичних операцій при використовуванні його в схемі із зворотним зв'язком. Проте, область використання ОП, виконаного у вигляді мікросхеми, значно ширше. Тому в теперішній час під ОП прийнято розуміти мікросхему - підсилювач постійного струму дозволяючий будувати вузли апаратури, функції і технічні характеристики яких залежать тільки від властивостей ланцюга зворотного зв'язку, в який він включений.

Основні параметри ОП:

- коефіцієнт посилення напруги - відношення зміни вихідної напруги. В загальному випадку, коефіцієнт посилення ОУ, не охопленого зворотним зв'язком, рівний добутку всіх його каскадів. В теперішній час деяких підсилювачів по постійному струму перевищує 3*106. Проте його значення зменшується із зростанням частоти вхідного сигналу, при цьому сумарна амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) має стільки зламів скільки підсилювальних каскадів в ОП. Кожний каскад на високих частотах вносить фазовий зсув, який впливає на стійку роботу ОП, охопленого негативним зворотним зв'язком (НЗЗ). Стійкої роботи підсилювальних каскадів ОП досягають введенням частотної корекції - зовнішніх навантажень RC-ланцюгів. Для стабілізації двохкаскадного підсилювача звичайно потрібна один ланцюг, трьохкаскадного - два. Багато ОП останніх випусків не вимагають зовнішніх ланцюгів корекції, оскільки в їх схему вже введені необхідні елементи;

- частота одиничного посилення f1 - значення частоти вхідного сигналу при якому значення коефіцієнта посилення напруги ОП падає до одиниці. Цей параметр визначає максимально реалізовувану смугу ідсилення ОП. Вихідна напруга на цій частоті нижче, ніж для постійного струму приблизно в 30 разів;

- максимальна вихідна напруга Uвих.макс - максимальне значення вихідної напруги, при якій спотворення не перевищують заданого значення. У вітчизняній практиці цей параметр вимірюється відносно нульового потенціалу як в позитивну, так і в негативну сторону. В зарубіжних каталогах приводять значення максимального діапазону вихідних напруг, який рівний 2Uвих. Вихідна напруга вимірюється при певному опорі навантаження. При зменшенні опору навантаження величина Uвих.макс зменшується;

- швидкість наростання вихідної напруги Uвих - відношення зміни Uвих від 10 до 90% від свого номінального значення до часу, за який відбулася ця зміна. Параметр характеризує швидкість відгуку ОП на східчасту зміну сигналу на вході, при вимірюванні ОП охоплений НЗЗ з загальним коефіцієнтом підсилення від 1 до 10;

- напруга зсуву Uсм - значення напруги, яка необхідна подати на вхід ОУ, щоб на виході напруга була рівна нулю. Операційний підсилювач реалізується у вигляді мікросхеми із значним числом транзисторів, характеристики яких мають розкид по параметрах, що приводить до появи постійної напруги на виході у відсутність сигналу на вході. Параметр Uсм допомагає розробникам розраховувати схеми пристроїв підбирати номінали компенсаційних резисторів;

- вхідні струми Iвх - струми, що протікають через вхідні контакти ОП. Ці струми обумовлені базовими струмами вхідних біполярних транзисторів і струмами витоки затворів для ОП з польовими транзисторами на вході. Вхідні струми проходячи через внутрішній опір джерела сигналу, створюють падіння напруг, які можуть викликати появу напруг на виході в відсутність сигналу на вході;

- різниця вхідних струмів . Вхідні струми можуть відрізнятися одне від одного на 10.20%. Знаючи різницю вхідних струмів, можна легко підібрати номінал резистора балансування;

- максимальна вхідна напруга Uвх - напруга, що прикладається між вхідними контактами ОП, перевищення якого веде до виходу параметрів за встановлені межі або руйнуванню приладу. В таблицях приводяться значення, в зарубіжній літературі - абсолютні значення діапазону;

- максимальна синфазное вхідна напруга Uвх.сф - найбільше значення напруги, що прикладається одночасно до обох вхідних виводів ОП щодо нульового потенціалу, перевищення якого порушує працездатність приладу. У вітчизняній документації приводять модуль величини Uвх.сф, а в зарубіжній – діапазон;

- коефіцієнт ослаблення синфазного сигналу Кос.сф - відношення коефіцієнта посилення напруги, прикладеної між входами ОП, до коефіцієнту посилення загального для обох входів напруги.