Проектування перетворювача середньоквадратичного значення змінної напруги, страница 5

Максимальний вхідний сигнал, який може подаватися на вхід АЦП – біполярний сигнал амплітудою 4.0 В. Таким чином вхідні перетворювачі, що були розраховані раніше забезпечують рівень 4.0 В на вході АЦП при максимальному рівні сигналу на вході приладу.

У випадку, якщо не представляються можливим забезпечити необхідну швидкодію, то можливо використовувати додаткові АЦП і результати перетворення записувати в буферну пам'ять.

8. Вибір, опис та розрахунок вхідного перетворювача напруги.

Згідно з завданням діапазон вхідних сигналів по напрузі чкладає 0-100В. Для зменшення похибки вимірювань на вхід АЦП необхідно подавати сигнали близькі по величині до номінальних. З цією метою розбиваємо вказаний діапазон зміни вхідних сигналів на під діапазони. Розбивка здійснюється таким сином щоб коефіцієнти вхідних сигналів в межах під діапазону був постійним.

Номер під діапазону	Границя зміни вхідної напруги (В)
1	0-5
2	5-50
3	50-100

В якості вхідного перетворювача напруги ВПН вибираємо резистивний дільник, оскільки максимальна частота вхідного сигналу рівна 30кГц. Існує багато схем дільників напруги, які відрізняються як специфікою їх використання, так і параметрами резисторів і перемикачів. В нашому випадку вибираємо ВПН з умови забезпечення постійності вхідного опору і ємності електроаналізатора в цілому. Принципова схема вибраного перетворювача вхідної напруги приведена на рисунку 8.1.

Сигнал вхідної напруги перетворення в нормовану величину з допомогою вхідного дільника напруги і перемикача під діапазонів П1. Дільник виконаний на метало плівкових резисторах типу С2-29 кл.0.1. Частотна похибка таких резисторів не перевищує 0,05%.

Оскільки максимальна частота вхідного сигналу рівна 30кГц, то на результат вимірювання буде мати вплив частотна похибка ВПН. Для корекції такої похибки застосовується схема частотнокомплексованого дільника. При цьому на кожному із під діапазонів перемикачем П1 з допомогою магнітокерованих контактів підключаються одночасно відповідні коректуючи ємності. Така схема дозволяє коректувати фазову характеристику каналу напруги окремо на кожному під діапазоні.

Рис.8.1. Принципова схема вхідного частотнокомпенсованого дільника.

Вибір загального опору дільника напруги здійснюється виходячи з величини заданого вхідного опору електроаналізатора, який рівний 500кОм. Величина максимальна напруга, яка змінюється з дільника на кожному під діапазоні приймається рівною 5В.

При подачі на вхід дільника максимальної напруги, яка відповідає першому динамічному під діапазону (U1=100B) визначаємо загальний струм дільника

де

Опір резистора R3 дільника напруги на першому динамічному під діапазоні може бути виражений як:

де U_вих – вихідна напруга дільника рівна 5В

На другому динамічному під діапазоні величина загального струму рівна:

де U₂ – максимальне значення напруги на другому під діапазоні (50В)

Тоді

Опір резистора R1 визначається з рівності:

R1+R2+R3=Rвх

R1=500*10³-50*10³=450*10³=450(кОм)

На резисторі R1 буде виділятися найбільша потужність оскільки його опір в порівнянні з іншими резисторами дільника є найбільшим

P1=I₁²*K1

P1=0,04*10^-6*450*10³=-,018 Вт

Вибираємо резистор R1 типу С2-29-0,125 який забезпечує потужність 0,125Вт. Так як величини опорів резисторів R2 і R3 є меншими ніж R1 то потужність, що на них виділяється не перевищує 0,125Вт. Тому вибираємо резистори R2 і R3 типу С2-29-0,125.

В схемі резистивного дільника напруги є здійснена частотна компенсація. З цією метою необхідно провести розрахунок частотокомпенсуючих ємностей дільника.

Для розрахунку ємностей вхідного дільника напруги розглянемо попередньо спрощений частото компенсований дільник і виведемо основні співвідношення для нього. Схема такого дільника приведена на рис.8.2.

Рис.8.2.