Входной делитель напряжения собран на резисторах R1 – R4 и переключателе SA1. В соответствии с заданием на курсовое проектирование весь диапазон входного напряжения 0 – 100 В разбит на 4 предела: 0 – 100 мВ, 0 – 1 В, 0 – 10 В, 0 – 100 В. Предел измерения может быть выбран с помощью переключателя SA1. При работе на пределе 0 – 100 мВ входное напряжение без деления поступает через контакты переключателя SA1 на вход усилителя напряжения. При работе на пределе 0 – 1 В входное напряжение должно быть уменьшено в 10 раз, то есть вновь укладываться в диапазон 0 – 100 мВ. Соответственно, при работе на пределах 0 – 10 В и 0 – 100 В коэффициент передачи делителя напряжения должен составлять 1/100 и 1/1000.
Вторая группа контактов переключателя SA1 используется для управления декадной точкой цифрового индикатора.
Входное сопротивление цифрового вольтметра принимаем равным 10 МОм. Тогда для расчета резисторов входного делителя напряжения можно составить систему уравнений:
R1 + R2 + R3 + R4 = 107,
R4 / (R1 + R2 + R3 + R4) = 10-3, ( 5 )
(R3 + R4) /( R1 + R2 + R3 + R4) = 10-2,
(R2 + R3 + R4) / (R1 + R2 + R3 + R4) = 10-1.
Решая приведенную систему уравнений, получим следующие значения сопротивлений резисторов:
R1 = 9 МОм,
R2 = 900 кОм, ( 6 )
R3 = 90 кОм,
R4 = 10 кОм.
Усилитель напряжения собран на операционных усилителях DA1 – DA5 и содержит в своем составе: входной повторитель, фильтр низких частот, выпрямитель, согласующий усилитель и компаратор.
Входной повторитель собран на операционном усилителе DA1, диодах VD1, VD2 и резисторе R5. Операционный усилитель DA1 включен по схеме повторителя напряжения и обеспечивает согласование высокого выходного сопротивления делителя напряжения с входным сопротивлением следующих каскадов усилителя.
Для защиты входа усилителя от перенапряжения служат диоды VD1, VD2 и резистор R5. Защита входа усилителя происходит следующим образом: при поступлении на вход усилителя, верхний контакт резистора R5, напряжения более 15 В, диод VD1 открывается, увеличивается входной ток, что приводит к увеличению падения напряжения на резисторе R5, и, как следствие, к ограничению напряжения на входе операционного усилителя. При поступлении на вход напряжения менее минус 15 В, открывается диод VD2, что также приводит к увеличению падения напряжения на резисторе R5 и ограничению напряжения на входе операционного усилителя DA1.
Напряжение на входе операционного усилителя DA1 при таком построении схемы может изменяться в пределах:
+UП + UVD1пр. ≥ UDA1 ≥ -UП - UVD2пр., ( 7 )
где +UП и –UП – соответственно положительное и отрицательное напряжение питание операционного усилителя DA1, UVD1пр. и UVD2пр. – прямое падение напряжение на диодах VD1 и VD2, UDA1 – напряжение на не инвертирующем входе операционного усилителя DA1.
Так как прямое падение напряжение на диодах не превышает 0,75 В, то напряжение на входе операционного усилителя DA1 не достигает опасных значений при любом входном напряжении цифрового вольтметра.
Фильтр низких частот построен на операционном усилителе DA2, резисторах R5 – R7 и конденсаторах С8 – С9. Фильтр низких частот представляет собой активный фильтр с многопетлевой отрицательной обратной связью. Фильтр обеспечивает подавление переменного напряжения, попадающего на вход цифрового вольтметра. Коэффициент усиления фильтра для постоянного тока определяется выражением:
КФ = - R7 / R6. ( 8 )
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.