Разработка преобразователя амплитудного значения тока в полосе 50-400 Гц в постоянное напряжение, страница 2

Рис. 5. Полная схема преобразователя.

Анализ погрешностей.

В данной схеме погрешности можно рассматривать по блокам, содержащим ОУ.

Таких блока будет 4.

Расчёт погрешностей для первого блока.

Произведем расчет данных погрешностей для первого блока (Рис. 6).

Рис. 6. Первый блок для анализа погрешностей.

Погрешности этого блока будут складываться из погрешностей резистора R1 и ОУ AD620A.

Погрешности от R1:

1.  Погрешности от допуска.

2.  Погрешности от ТКС

Погрешности от ОУ:

1.  Погрешности от е_см.

 для предела 1мА

 для предела 10 мА

2.  Погрешности от ТКЕ_см

 для предела 1 мА

 для предела 10 мА

Остальные погрешности очень малы и их при расчете можно не учитывать.

Общая погрешность блока для предела 1 мА:

Общая погрешность блока для предела 10 мА:

Расчёт погрешностей для второго блока.

Рассмотрим второй блок - он представляет собой инвертирующий усилитель (Рис. 7.).

Рис. 7. Второй блок для анализа погрешностей.

Основными погрешностями таких усилителей являются:

- погрешность от сопротивлений, задающих коэффициент усиления;

- погрешность от e_см.;

_- погрешность, обусловленная разностью входных токов;

- погрешность от ТКЕ_см;

- погрешность от изменения коэффициента усиления.

Общую погрешность блока можно рассматривать как отношение ∆U_вых, связанного с рассмотренными выше погрешностями и номинального значения U _вых.

Для данного блока  на пределе 10 мА и

 на пределе 1 мА. .

Расчет для предела 10 мА.

Номинальное значение на выходе:

Полная погрешность резисторов.(от ТКС и допуска).

Погрешность блока:

Погрешности на пределе 1 мА.

Номинальное значение на выходе:

Погрешность резистора R2.

Общая погрешность блока на пределе 1мА.

Расчёт погрешностей для третьего блока.

Погрешности блока 3 (Рис.8)

Рис. 8. Блок 3.

В данном блоке погрешности от диодов не учитываются. Расчет погрешностей примерно похож на расчет предыдущего блока, но только для одного предела измерений, для этого блока он постоянен.

Номинальное значение на выходе:

Расчёт погрешностей для четвёртого блока.

Рис. 9. Блок 4.

Погрешности от конденсатора в данном блоке можно не учитывать, так как при любых внешних влияниях частота среза при данной емкости больше 400 Гц.

   

    

Полная погрешность блока.

Общая погрешность преобразователя:

На пределе 1 мА:

На пределе 10 мА:

Рис. 10. Принципиальная схема преобразователя.

Выводы:

Данная схема проста в эксплуатации и позволяет преобразовывать переменный ток в диапазоне частот от 50 Гц до 400 Гц с погрешностью не более 1.3%. Данные качества позволяют широко использовать эту схему в измерительных системах. Для удешевления схемы возможно использование менее точных резисторов и операционных усилителей.

Список используемой литературы:

1.  «Искусство схемотехники» П. Хоровиц, У. Хилл, Москва, 2010 – 704с., ил.

2.  «Интегральная электроника в измерительных устройствах» В.С. Гутников

3.  «Полупроводниковая схемотехника. Том I, Том II» У. Титце., К. Шенк, Москва, 2008 – 832с., ил.

4.  «Основы схемотехники.» С.И. Чижма, Омск, 2008 – 424с., ил.

5.  http://www.radiobox.ru/

6.  http:// http://www.q-r-x.ru/

Приложение. Перечень элементов.

Поз. обозн.	Тип, номинал	Кол-во	Примечание
Микросхемы
X1	AD620A	2	±UП=±2.3-±18 В- напряжение питания ТКЕСМ = 0.3мкВ/К Eсм=30 мкВ Рабочий диапазон температур: от -40°С до +85°С
X2	AD620A
X3A	AMP03F	2	Напряжение питания:±18В Рабочий диапазон температур: от -60°С до +150°С Коэффициент усиления: 1 Время установления: 3 мкс Полоса пропускания: 3 МГц
X3B	AMP03F
Резисторы
ДОП;                                     ТКС;                      Рассеиваемая мощность
R1	С2-29В – 1	1	;  0,01%; 0.125Вт
R2	С2-29В – 4к	1	; 5%; 0.125Вт
R3	С2-29В – 2к	1	; 0.25%; 0.125Вт
R4	С2-29В – 49	1	; 0.5%; 0.125Вт
R5	С2-29В – 1,3К	1	;  0,01%; 0.125Вт
R6	С2-29В – 400	1
R7	С2-29В – 340	1
R8	С2-29В – 1,5К	1
R9	С2-29В – 5К	3
R10	С2-29В – 5К
R11	С2-29В – 2,5К	1
R12	С2-29В – 5К
Конденсаторы
ДОП
С1	B45197A-068E	1	10%
Диоды
D1B	1N4001P	2	Выпрямительный диод 50V 1A DO41
D1A