Разработка преобразователя сопротивление – ток, R меняется 1000 Ом ± 0,5%

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра систем сбора и обработки данных

Курсовой проект

по дисциплине «Схемотехника»

Преобразователь:

 сопротивление-ток

Выполнил:                                                                                                                             Преподаватель:

Студентка                                                                                                                                Каспер А.Э.

Факультета: АВТ

Группы: АТ-73                                                                                                                        Отметка о защите:                                                    

Атрощенко Е.И.                                                                                        

                                                                                                                                                ______________________

Новосибирск-2010

Содержание

Введение                                                                                                                                                                         2

1.  Техническое задание                                                                                                                                     3

2.  Разработка принципиальной схемы                                                                                                             3

3. Расчет принципиальной схемы                                                                                                                               4

3.1.   Выбор элементной базы                                                                                                                                                 4

3.2.   Анализ погрешностей                                                                                                                                         5

Заключение                                                                                                                                                                    6

Перечень элементов                                                                                                                                                      6

Список литературы                                                                                                                                                       7                                                      

Введение

При проектировании микроэлектронной аппаратуры обработки аналоговых сигналов часто требуется перейти от одного вида аналогового сигнала к другому. В этих случаях используются схемы взаимного преобразования аналоговых величин, к которым относятся напряжение, интервал времени, ток, сопротивление, температура и т. д.

Целью данной работы является разработка преобразователя сопротивление – постоянный ток. .

1.  Задание.

Разработать преобразователь сопротивление – ток. R меняется 1000 Ом ± 0.5%.

 I меняется от 0.5 до 1.5 мА.  Предел приведенной относительной погрешности γ = ± 1% в диапазоне температур окружающей среды 25 ±10 ºС.

В настоящее время существуют различные преобразователи физических величин, например: напряжения в ток, сопротивления в постоянное напряжение, частоты в напряжение.

Преобразователи одной величины в другую широко применяются в радиоэлектронике, микроэлектронике и системах сбора и обработки данных. При построении таких преобразователей используются операционные усилители. Это позволяет значительно увеличить выходное сопротивление схемы, тем самым, уменьшив влияние на работу последующих звеньев.

2.  Разработка принципиальной схемы преобразователя.

Простейшим преобразователем сопротивления в ток может быть источник опорного напряжения, к которому подключается преобразуемое сопротивление.

 По закону Ома:

	Рис.1 – Закон Ома

 

Рассмотренный метод, не включает в себя каких либо ограничений по допустимым пределам тока, проходящего через измеряемое сопротивление и номинального выходного тока.

Функциональная схема преобразователя состоит из двух блоков, первый блок используется для переключения опорного напряжения (т.к. по заданию есть 2 предела номинального тока), во втором блоке осуществляется преобразование сопротивления Rx в ток.

Рис 3. Принципиальная схема

3.  Расчёт принципиальной схемы

В качестве источника опорного напряжения можно использовать любой источник напряжения с

U = 1,5 В.   Сопротивления R1 и R2  10 к и 20 к соответственно, тогда если ключ в положении 1, то на выходе будем иметь Iн = 1,5 мА, если ключ в положении 2, то на выходе будем иметь Iн = 0,5 мА.

3.1.   Выбор элементной базы

В качестве ОУ1 выберем К140УД17 - прецизионный усилитель с малым напряжением смещения и высоким коэффициентом усиления напряжения. Имеет внутреннюю частотную коррекцию. Обладает отличным сочетанием параметров входных напряжений и тока шума.

   Рис.4. Корпус К140УД17                   Рис.5. Цоколевка корпуса К140УД17

Электрические параметры

Напряжение питания	15 В  10%
Максимальное выходное напряжение при Uп=  15 В, Uвх=  0,1 В, Rн = 2 кОм	не менее 12 В
Напряжение смещения нуля при Uп=  15 В Напряжение смещения нуля при Uп=  16,5 В	не более 75 мкВ не более 135 мкВ
Входной ток при Uп= 15 В при Uп= 16,5 В	не более 4 нА не более 5 нА
Разность входных токов при Uп=15 В	не менее 3,8 нА
Ток потребления при Uп= 15 В	не более 4 мА
Коэффициент усиления напряжения	не менее 200000

Предельно допустимые режимы эксплуатации

Напряжение питания	± (13,5...16,5) В
Входное синфазное напряжение	не более ± 10 В
Входное дифференциальное напряжение	не более ± 5 В
Температура окружающей среды	-10...+70 °C

Резисторы выберем из серий С2-29В:

R1 = 10 к                           С2-29В-0,125-1%   ТКС,  = 75

R2 = 20  к                          С2-29В-0,125-1%   ТКС,  = 75

3.2. Анализ погрешностей

1)           Расчет погрешностей от допусков и ТКС резисторов

.         Для R1:     .  

Для R2:               .         

Расчет погрешностей от ТКС резисторов:

;           .                                    

Диапазон температур преобразователя: .Если учесть, что нормальная рабочая температура 25, то .

Для R1: .                Для R2:

Расчет погрешности от выходного тока:

Общая  формула зависимости:

для номинального выходного тока в 1,5 мА

 возьмём 0.5% т.е. для 1 к

       - ЭДС смещения ОУ 1

для номинального выходного тока в 0,5 мА

Заключение

Данная схема преобразователя сопротивления в напряжение очень проста, но в то же время обеспечивает необходимую точность преобразования (). Все условия, оговорённые в задании, были соблюдены.

Перечень элементов

Позиция	Наименование	Кол.	Примечание
	Резисторы
R1 = 10 к	С2-29В-0,125-1%	1	ТКС,  = 75
R2 =  20 к	С2-29В-0,125-1%	1	ТКС,  = 75
	Микросхемы
ОУ1(ОУ2)	К140УД7	1

Список литературы

1.  Конспект лекций по электронике. лектор: Каспер А.Э. 2009 учебный год.

2.  Конспект лекций по схемотехнике. лектор: Каспер А.Э. 2009 учебный год.

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

4.  Хоровиц П., Хилл У. – Искусство схемотехники: Пер. с англ. – Изд. 6-е. – М: Мир, 2003. – 704с.