Вольтметр переменного напряжения, страница 3

Цепь ограничения может иметь погрешности:

1)  стабилитрона

2)  диодов

3)  резисторов

Погрешность от стабилитронов  и резисторов R2, а также температурная погрешность от диодов не важны, т.к. они могут повлиять только на напряжение, которое запирает диод, и сильно его изменить не могут.  Степень открытости диода на входной сигнал погрешности не накладывает. Есть погрешность от резистора R1.

1)  Погрешность от ТКС

DК/К=DR1/R1*R1/Rвх дел=±ТКСR1*DТ* R1/Rвх дел*100%= 0,0023%

2) Погрешность от допуска по номиналу (0,05%)

DR1=±2,5(Ом)

DR1/R1=2,5/5000=0,0005

d=(0,0005*5000/1090000)*100%=0,0002%

Погрешность от обратного тока диода есть, но она не настолько велика, чтобы вывести первый операционный усилитель из рабочей зоны в зону ограничения, где бы он не смог усилить входной сигнал. После первого ОУ стоит фильтр высоких частот, который не пропустит дальше низкочастотную помеху , поэтому погрешность от Iобр  диода не считается.

Суммарная погрешность от цепи ограничения 0,0002+0,0023=0,0025%

Расчет погрешности делителя.

Возможны 2 вида погрешности :

1)  от разброса по номиналу

2)  от ТКС резисторов

Возможны 3 включения делителя:

1)  К=1

2)  К=0,3

3)  К=0,1

В третьем включении погрешность будет наибольшей, поэтому мы будем учитывать только ее.

К=R5/(R3+R4+R5)

От разброса по номиналу R3:

DК/К=(DR3/R3)*(R3/(R3+R4+R5))*100%=0,032 %

От ТКС R3:

DК/К=ТКС*DТ*(R3/(R3+R4+R5))*100%=0,032%

От разброса по номиналу R4:

DК/К=(DR4/R4)*(R4/(R3+R4+R5))*100%=0,01%

От ТКС R4:

DК/К=ТКС*DТ*(R4/(R3+R4+R5))*100%=0,01%

От разброса по номиналу R5:

DК/К=(DR5/R5)*(R5/(R3+R4+R5))*100%=0,04 %

От ТКС R5:

DК/К=ТКС*DТ*(R5/(R3+R4+R5))*100%=0,04%

Суммарная погрешность на делителе:

0,032+0,032+0,01+0,01+0,04+0,04=0,164%

Расчет погрешности на ОУ.

Во всем блоке усилителя используется один подстроечный резистор , им  выставляется Ку всего блока усилителя, т.е. убираем погрешность от разброса по номиналу.

Коэффиецент передачи :

а) К®¥   Rвх®¥

Найдем R7:

К=1+(R7+R8)/R6          

R7=55,6R6-R8

1)  R6+1%=1,01к

Þ R7=1,1(кОм)

R8-1%=55,44к

2)   R6-1%=0,99к

Þ R7=1,72(кОм)

R8+1%=56,56к

Погрешность от ТКС R6:

DК/К=(DR6/R6)*((R8+R7)/(R6+R7+R8))*100%=0,039%

Погрешность от ТКС R8:

DК/К=(DR8/R8)*(R8/(R6+R7+R8)*100%=0,037%

Погрешность от ТКС R7:

DК/К=(DR7/R7)*(R7/(R6+R7+R8)*100%=0,0073%

б)  К¹¥  Rвх®¥

Кос=56,53

Если К®¥ Þ  Кос(ист)=1+(R7+R8)/R6=56,6

dк= ((Кос(µ)-Кос(ист))/Кос(ист))*100%= 0,124%

в) К¹¥     Rвх¹¥

Rвх=10(МОм)  Кос(¥)=56,6

Кос=56,536

dк,Rвх= ((Кос(¥)-Кос(ист))/Кос(ист))*100%= 0,113%

г) Погрешность от конечности Rвых

Кос(Rвых®0)=56,6

    Rвых=200(Ом)

Кос(Rвых)=56,579

dRвых= ((Кос(¥)-Кос(ист))/Кос(ист))*100%= 0,0367%

Суммарная погрешность ОУ1 равна 0,357%

Погрешность инвертирующего усилителя.

1)  погрешность от ТКС резисторов а) К®¥   Rвх®¥

Кос=-R11/R10

от ТКС R10:

DК/К=(DR10/R10)*100%=0,05%

от ТКС R11:

DК/К=DR11/R11*100%=0,05%

б) К¹¥  Rвх®¥

Кос=57,62

dк= ((Кос(0)-Кос(ист))/Кос(ист))*100%= 0,138%

в) К¹¥     Rвх¹¥

Rвх=10(МОм)

 Кос=57,625

dRвх= ((Кос(0)-Кос(ист))/Кос(ист))*100%= 0,13%

г) погрешность от Rвых:

Кос=57,62

dRвых= ((Кос(0)-Кос(ист))/Кос(ист))*100%= 0,1314%

Суммарная погрешность ОУ2 составляет 0,49%

Суммарная погрешность  блока  0,85%

Погрешность выпрямителя.

Найдем коэффиецент передачи выпрямителя

К=Uвых/Uвх=R/R12+1

R – это сопротивление Rвх  прибора

К=1+900/50000=1,02

Погрешность от ТКС R12:

DК/К=(DR12*Rвх)/(R12*(R12+Rвх)=0,001%

Погрешность от Rвых:

Кос=1,01

dRвых= ((Кос(0)-Кос(ист))/Кос(ист))*100%= 0,1%

Погрешность от конечности К:

  Кос=1,01

dк= ((Кос(0)-Кос(ист))/Кос(ист))*100%= 0,2%

Суммарная погрешность выпрямителя составляет 0,301%

Складывая  все составляющие основной погрешности получим:

d=0,0025+0,164+0,357+0,49+0,301=1,31%

Заключение.

Данный вольтметр переменного напряжения способен измерять переменное напряжение с погрешностью не более 1% на трех пределах 3-10-30 мВ с сопротивлением входа более 1 МОм, в диапазоне частот от 50 Гц до 5 кГц.

Литература.

1.   Кунов В.М., Операционные усилители: Справочные материалы. - Новосибирск:                 Системы электроники и медицины, 1992. - 48 с.

2. Гусев В.Г., Гусев Ю.М., Электроника. - М.: Высшая школа, 1991 - 622 с.

3. Дубровский В.В., Иванов Д.М., Пратусевич Н.Я., Резисторы: Справочник. - М.: Радио и связь, 1991. - 528 с.

4. Григорьев О.П., Замятин В.Я., Кондратьев Б.В., Пожидаев С.Л., Диоды: Справочник. - М.: Радио и связь, 1990. - 336 с.

5. Горячев Г.А., Конденсаторы: Справочник. - М.: Радио и связь, 1987. - 87 с.

Перечень элементов.

Наименование	Кол-во	Тип
Конденсаторы С1 С2	1 1
Микросхемы ОУ1-ОУ3	3	544УД1А
Резисторы