Разработка цифрового вольтметра двойного интегрирования с точностью 0,171001 процента, страница 5

11. РАСЧЕТ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ УСТРОЙСТВОМ МОЩНОСТИ

В разработанном устройстве применены различные цифровые и аналоговые микросхемы, питание микросхем осуществляется от различных источников напряжения, они потребляют различные токи. Для удобства расчета сведем все параметры в таблицу (см. табл.1).

  Таблица 1  Параметры микросхем

Микросхема	Кол-во	Uпит, В	Iпотр, мА	Pпотр, мВт
К555ЛН1	2	5	6,6	66
К555ЛИ1	1	5	4,4	22
К155ЛА18	1	5	11	55
К555ЛЛ1	1	5	6,2	31
К555ЛЕ1	1	5	3,2	16
К555ТР2	1	5	7	35
К555ЛИ2	1	5	4,4	22
К564ПУ7	1	15	4	60
К555ИЕ5	2	5	15	150
К155ИЕ1	3	5	60	900
К555ИЕ9	3	5	32	480
490ИП2	3	5/3	30/100	450/900
К140УД11	4	15	10	600
КР590КН9	1	15	2	30
К544СА3	1	5	18,7	93,5

Таким образом: для напряжения +5В потребляемая мощность составляет 2320,5 милливатт или 2,32 Ватта; для напряжения ±15В потребляемая мощность составляет 690 милливатт или 0,69 Ватт; для напряжения +3В потребляемая мощность составляет 900 милливатт или 0,9 Ватт. Следовательно, все устройство потребляет 3,91 Ватт. Для большей надежности увеличим потребляемую мощность на 20% [7], она составит 4,69 Ватт

12. БЛОК ПИТАНИЯ ВОЛЬТОММЕТРА

Исходя из потребляемой устройством мощности, выберем для блока питания трансформатор ТПП 281-127/220-50, обеспечивающий выходное напряжение на вторичных обмотках 20В и обладающий следующими параметрами:

U1=220В    I1=0.1A                P=14.5Вт   U2 (11-12)=20В  U2 (13-14)=20В

U2 (15-16)=20В  U2 (17-18)=20В

Таким образом, с обмоток 11-12 и 13-14, соединенных последовательно, через диодный мост DA13 (КЦ405Д), стабилизатор фиксированного двухполярного напряжения DA10 (К142ЕН6А) будет получено напряжение плюс-минус 15В (максимальная мощность равна 6Вт) с коэффициентом нестабильности равным 0,0016 процента [4], чего вполне достаточно для самых высокоточных приборов. Конденсаторы С8-С13 служат для сглаживания пульсаций входного и выходного напряжения (см. рис.10).

С обмотки 18-17 через диодный мост DA11 (КЦ405Д) напряжение подается на 2 стабилизатора напряжения DA6 и DA7 (К142ЕН5В), причем с выхода DA7 снимается напряжение плюс 5В (номинал), а с выхода DA6 – плюс 3В (за счет схемы управления).

Схема управления стабилизатором DA6 состоит из резисторов R11 и R12. Рассчитываются эти сопротивления исходя из следующих формул [8]:

       (6)

Микросхема К142ЕН5В потребляет ток 100мА [4], следовательно, задавшись значением резистора R12 равным 10кОм и выходным напряжением равным 3В, получим:

Таким образом, R11=6кОм и R12=10кОм. Микросхема К142ЕН5В обеспечивает нестабильность выходного напряжения 0,05 процента  (максимальная мощность равна 10 Вт) [4]. Конденсаторы С2-С6 служат для сглаживания пульсаций входного и выходного напряжения (см. рис.10).

          С обмотки 15-16 через диодный мост DA12 (КЦ405Д) напряжение подается на схему стабилизации опорного напряжения плюс 12В, которая собрана на стабилизаторе К142ЕН5В. Повышение точности достигается путем введения отрицательной обратной связи, состоящей из измерительного моста R13-R15, транзистора VT2 и операционного усилителя DA9 (К140УД11). Коэффициент нестабильности данного источника напряжения равен 0,001 процента в широком диапазоне температур и токов. Выходное напряжение равно сумме напряжения стабилизации стабилитрона VD4 и напряжения стабилизации микросхемы DA9 [9]:

      (6)

Возьмем стабилитрон VD4 с напряжением стабилизации 7В, тогда выходное напряжение равно 12В. Подстроечным  прецизионным резистором R14 на 1.2кОм задается ток стабилизации стабилитрона. В данном случае из-за того, что стабилитрон имеет сопротивление 20 Ом, резистор R14 устанавливают на сопротивление 1.98кОм (ток стабилизации равен 10мА).