Выбор и расчет принципиальных схемы основных блоков

Согласующий усилитель выполняет несколько функций:

- усиление сигнала до максимального входного напряжения АЦП;

- ослабление синфазной помехи;

- согласование симметричных выходов датчика с несимметричными входами функциональных блоков аналогового тракта.

Расчет СУ начнем с выбора операционного усилителя (ОУ). Критериями выбора является возможность удовлетворения следующих неравенств:

Согласующий усилитель

Дрейф нуля в рабочем диапазоне температур (принимается 0…80oC):

Входное дифференциальное сопротивление:

Необходимый коэффициент ослабления синфазного сигнала:

Для построения схемы согласующего усилителя будем использовать операционный усилитель КР140УД7 с такими характеристиками:

- максимальный коэффициент усиления Ku = 50000;

- коэффициент ослабления синфазного сигнала КОСС = 70 дБ;

- максимальное синфазное входное напряжение Uсинф max = 11 В;

- максимальное входное напряжение Uвх max = 12 В;

- максимальное выходное напряжение Uвых max = 11,5 В;

- напряжение питания Uп = ±15 В;

- максимальный выходной ток Iвых max = 20 мА;

- входные токи Iвх = 200 нА.

Выбранная микросхема удовлетворяет предъявленным к ней требованиям.

Для достижения наибольшего ослабления синфазной помехи коэффициент усиления первой ступени усиления на DA1, DA2 желательно брать наибольшим (т.е. реализовать на ней основное усиление сигнала), а коэффициент усиления разностного усилителя на ОУ DA3 принять равным единице. В этом случае резисторы R5÷R8 получатся одного номинала, а следовательно, облегчается их подбор по требуемому допуску и температурному коэффициенту. Расчет элементов схемы начинаем с каскада на DA3.

Зададим номиналы резисторов в пределах

где Uвх мах - максимальное входное напряжение операционного усилителя,

Iвых max - максимальный выходной ток операционного усилителя.

Выбираем номиналы R5, R6, R7, R8 равными 1 кОм. Резисторы R3 и R4 выбираем равными 20 кОм. Для определения сопротивления резистора R2, воспользуемся формулами:

RSmax = 2*R3/(Kсу min -1) = 2*20*103/(10,97 -1) = 4 кОм

RSmin = 2*R3/(Kсу max -1) = 2*20*103/( 109,7-1) = 0,37 кОм

Так как резистор R1=Rmin, то задаемся номинальным значением R1 - 390 Ом.

R2 = Rmax -Rmin = 3,63 кОм

Выбираем резистор R2 номиналом 3,9 кОм с учетом допустимых отклонений в значениях резисторов R1 и R2.

Допуск на относительный разброс номиналов резисторов (кроме R1 и R2), % определяем по формуле:

.

При определении номиналов резисторов учитываем, что резисторы R5÷R8 определяют величину входного сопротивления каскада по инвертирующему и неинвертирующему входам и являются фактическими нагрузками ОУ DA1, DA2. Кроме того, применение высокоомных резисторов R5÷R8 приводит к повышенному дрейфу выходного напряжения из-за некомпенсируемой разности входных токов ∆Iвх (паспортный параметр ОУ).

Выбираем резисторы:

С2-33Н-0,25-390 Ом±10%

Лучшие статьи по информатике

Разработка контура регулирования давления смешанного газа на ГСС блока воздухонагревателей
Главным средством технического процесса, без которого невозможны высокие темпы дальнейшего роста производительности труда, является комплексная механизация ...

Оптрон гальванической развязки
Основное преимущество обратноходовой топологии - дешевизна и малое количество компонентов. Поэтому практически все сетевые источники питания до мощностей 30 ...

Регистры хранения
Цель работы: Изучить один из основных узлов ЭВМ - регистр хранения (память), приобрести навыки в сборке наладке и экспериментальном исследовании регистра. ...