Разработка измерительного преобразователя (стр. 2 из 2)

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^-6с. 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_ввыпрямителя, 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.

20lgk_ф

20lgk_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_српри 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.

Напряжение питания микросхем измерительного преобразователя ±15В.

Всем этим требованиям удовлетворяет стабилизатор напряжения К142 ЕН 3 (см. технические характеристики на микросхему). В соответствии с рекомендациями на применение микросхемы К142 ЕН 3. Значения сопротивлений резисторов R7= R13=1,5кОм, R6= R12=15кОм, ёмкости конденсаторов С2=С4=0,01мкФ, С3=С5=22мкФ. Резисторы R5, R11предназначены для защиты стабилизаторов от перегрузки выходным током. Значения сопротивления этих резисторов R5=R11=1,5Ом.

Все резисторы, которые определяют коэффициент передачи измерительного преобразователя – высокочастотные типа С2–29В ±0,5%, остальные типа С2–33±5%.

Литература

1. Гутников В.С. «Интегральная электроника в измерительных устройствах». Энергоатомиздат 1988 г.

2. Справочник «Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы». Радио и связь, 1989 г.