Реферат: Разработка измерительного преобразователя

R_вых ≈500Ом; К_у - коэффициент усиления на рабочей частоте f_{с max} =0,3мГц

К_у ≈f₁ /f_{с max} =50/0,3≈180 ; β -глубина обратной связи β= 1/R1+R3=10/40=0,25.

Тогда R_{вых ос} =500/1+180*0,25≈10 Ом .

Выходное сопротивление 2-го каскада усилителя (β=1 )

R_{вых ус} =500/1+180≈2,8 Ом.

Погрешность нелинейности γ _н = ­­–1/ К_у β=1/180*0,25≈2%. сказанное справедливо, если О.у. представлен аппериодическим звеном 1-го порядка. В реальном случае Оу моделируется аппериодическим звеном 2-го и даже 3-го порядка. При этом реальный коэффициент усиления К_у возрастает больше, чем на порядок, что приводит к уменьшению погрешности нелинейности более, чем на порядок, т.е. γ _н ≈0,2%, что соответствует требованиям технического задания.

При расчёте переходной цепи из выражения для передаточной функции (1) получим выражение для модуля комплексного коэффициента передачи.

К_ц (ω)= ω τ_ц /V1+ ω² τ² _ц (4)

Используя это выражение построим логарифмическую амплитудно-частотную характеристику.

20lgk_ц

0 ω=1/τ _ц ω_{с max} =2πf_{c max}

ω

20дб/дек

-20lgk_ц

Определим значения параметров С1, R4 переходной цепи. Предположим, что коэффициент передачи К_ц при максимальном значении частоты входного сигнала f_с =0,3мГц меньше 1 на 1%. Как следует, из выражения (4), этому условию соответствует неравенство ω_с τ_ц ≥10 ,

откуда τ_ц ≥10/2П*0,3*10⁶ =5*10^-6 с . Задаёмся значением R4=10кОм и определяем значение С1: С1≥ τ_ц / R4=5*10^-6 /10⁴ =500пФ . Выбираем значение С1=1000пФ.

Расчёт параметров

двухполупериодного выпрямителя.

Коэффициент передачи К_в выпрямителя, как было определено выше, должен быть равен К_в =5. Постоянство модуля коэффициента передачи для положительных и отрицательных полуволн входного сигнала обеспечивается при выполнении условия 1+ R9/ R8+ R14/ R8= R14/ R9=5 . Выбираем значение R9=10кОм , тогда R14==50кОм . Выбираем ближайшее из ряда Е24 R14==51кОм . Тогда R8=15кОм .

Значение сопротивления R10= R9* R14/ R9+ R14=510/61≈8,2кОм.

Расчёт параметров активного фильтра.

Коэффициент передачи фильтра, как было определено выше, должен быть равен К_ф =10 . Из выражения для передаточной функции (3) получим выражение для модуля комплексного коэффициента передачи

К_ф (ω)= – R17/ R15 · 1/√1+ ω² τ² , где τ=С6* R17 (5)

При передачи постоянной составляющей входного сигнала ω=0 , тогда

К_ф = –R17/ R15 . Задаёмся значением R15=10кОм , тогда R17=100кОм . Значение R16 определяется из условия R16= R15* R17/ R15+ R17≈9,1кОм . Используя выражение (5) построим логарифмическую амплитудно-частотную характеристику фильтра.

20 lgk _ф

20 lgk _ф

ω₁ =1/τ ω_ср =10/τ ω_с =2пf_с

ω

Частота сопряжения ω определяется из условия ω₁ = 1/ τ . На этой частоте модуль комплексного коэффициента передачи К(ω)= – R17/ R15 · 1/√2. Частота среза ω_ср при которой модуль комплексного коэффициента передачи К_ф (ω)=1 , как следует из выражения (5), равна ω_ср = 10/ τ. Действительно пренебрегая 1 в подкоренном выражении (5) получим

К_ср = – R17/ R15 · 1/10=1.

Определим значения параметров времязадающей цепи τ условия, что пульсации при максимальном значении частоты выходного сигнала f_с не будет превышать 1% от постоянной составляющей. Данному условию удовлетворяет очевидное неравенство ω_с τ ≥100 . При выполнении этого условия из выражения (5) получим К_ф (ω_с )= – R17/ R15 · 1/100 . Постоянная времязадающей цепи τ при этом должна быть τ≥100/ω_с =100/2пf_с =100/6,28*0,3*10^-6 =10^-4 /2=50мкс . Поскольку τ=С6 R17 , значение ёмкости конденсатора С6 ≥ τ/ R7=50*10^-6 /10⁵ =500пФ . Выбираем значение С6=1000пФ .

Расчёт стабилизаторов напряжения.

Определяем диапазон изменения напряжения

Е_{1,2 min} = Е_1,2 –δ_е Е_1,2 =32–6,4=25,6В.

Е_{1,2 mах} = Е_1,2 +δ_е Е_1,2 =32+6,4=38,4В.