Разработка преобразователя сопротивление/длительность импульса, страница 3

3. Устройство сравнения

В качестве устройства сравнения выбран компаратор, обеспечивающий на своём выходе ТТЛ-совместимые уровни - LMC6762BIN. Это сверхбыстрый компаратор, обладающий огромной скоростью нарастания. Он срабатывает точно в момент равенства напряжений на его входах, задержка срабатывания 0,04 мкс. Фронты выходных импульсов получаются «чёткими» и «красивыми».

Таблица.4. Технические параметры компаратора LMC6762BIN

Для  длительность импульса , период .

Для  длительность импульса , период .

Т.о. для  - , а для  - .

3.2.   Анализ погрешностей

             Диапазон температур окружающей среды , нормальная температура - , тогда диапазон температур .

Диапазон рабочих температур:

Номинальные значения резисторов и конденсаторов:

                           

                   

                   

                   

               

               

                                   

                   

                 

Температурный коэффициент сопротивлений: .

Температурный коэффициент ёмкостей: .

Температурный дрейф ОУ:

DA1 - AD620AR:

ЭДС смещения -

ТКЕ смещения -

Входной ток -

Сдвиг -

DA2 - CA5160A                    

DA3 - LF411AMH                

DA4 - LMC6762BIN             

Источник тока  REF200:  , ,  .

Источник питания ОУ:  , .

Погрешности от допусков резисторов

Погрешности от допусков ёмкостей :

Погрешности от ТКС резисторов :

Погрешности от ТКЕ конденсаторов :

Погрешность источника тока из-за допуска :

Погрешность источника тока из-за температурного дрейфа :

Уравнение преобразования: , где , а период следования импульсов .

1. Погрешность для длительности импульса

Длительность импульса при учёте погрешностей резисторов и конденсаторов:

.

Номинальная длительность импульса для : , например для  - , а для  - .

Приведенная относительная погрешность:

.

Длительность импульса при учёте погрешности источника питания:

.

Приведённая относительная погрешность: .

Длительность импульса при учёте погрешности источника тока:

Приведённая относительная погрешность:

Длительность импульса при входных токах DA1  и :

Приведённая относительная погрешность:

Длительность импульса при ЭДС смещения и ТКЕ_см:

Приведённая относительная погрешность:

Общая погрешность: .

Погрешности для предела .

Погрешность от допуска R:

Погрешность от допуска :

Погрешность от допуска R4:

Погрешность от допуска С2:

Погрешность от ТКС R:

Погрешность от ТКС :

Погрешность от ТКС R4:

Погрешность от ТКЕ С2:

Погрешность от нестабильности источника питания ОУ :

Погрешность от допуска источника тока :

Погрешность от температурного дрейфа источника тока  :

Погрешность от входных токов ОУ DA1: ,

Погрешность от ЭДС смещения и ТКЕ_см:

Общая относительная погрешность для предела измерения :

Погрешности для предела .

Погрешность от допуска R:

Погрешность от допуска :

Погрешность от допуска R4:

Погрешность от допуска С2:

Погрешность от ТКС R:

Погрешность от ТКС :

Погрешность от ТКС R4:

Погрешность от ТКЕ С2:

Погрешность от нестабильности источника питания ОУ :

Погрешность от допуска источника тока :

Погрешность от температурного дрейфа источника тока  :

Погрешность от входных токов ОУ DA1: ,

Погрешность от ЭДС смещения и ТКЕ_см:

Общая относительная погрешность для предела измерения :

Итог:

Номинальная длительность импульса для  - .

Номинальная длительность импульса для  - .

Абсолютная погрешность для : .

Абсолютная погрешность для : .

 или

2. Погрешность для периода

Период при учёте погрешностей резисторов и конденсаторов:

Приведённая относительная погрешность:

Погрешность от допуска R1:

Погрешность от допуска R2:

Погрешность от допуска R3:

Погрешность от допуска C1:

Погрешность от ТКС R1:

Погрешность от ТКС R2:

Погрешность от ТКС R3:

Погрешность от ТКЕ C1:

Из выражения (1) очевидно, что период не будет зависеть от параметров ОУ, а будет полностью определяться значениями сопротивлений и резисторов.

Тогда общая относительная погрешность для периода следования импульсов: .

Номинальный период следования импульсов: .

Абсолютная погрешность для периода :

Период:  или

Частота:  или

Заключение

Данная схема преобразователя сопротивления в длительность импульса проста, но в то же время обеспечивает необходимую точность преобразования (). В конечном итоге, длительность импульса . При этом частота следования импульсов, которая устанавливается с помощью ГЛИН . Все условия, оговорённые в задании, были соблюдены. Для удешевления схемы возможно, во-первых, подобрать аналог ОУ западных стран - ОУ отечественного производителя, во-вторых, возможно использовать менее точные резисторы. Схема может быть модернизирована: в настоящее время существует много разработок ГЛИН, которые могут обеспечивать более точные характеристики, а вообще, существует огромный выбор готовых генераторов, на выходе которых можно обеспечить необходимый вид линейно изменяющегося напряжения.

Список литературы и web-источников

1. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. – Электроника. – М.: Высшая школа, 1991.-622 с.
2. Гутников В.С. – Интегральная электроника в измерительных устройствах. – Л.: Энергия. Ленинград. отд-ние, 1980. – 248с.
3. Хоровиц П., Хилл У. – Искусство схемотехники: Пер. с англ. – Изд. 6-е. – М: Мир, 2003. – 704с.
4.  http://www.dart.ru/
5. http://www.monolit.by/
6. http://www.nucon.ru/
7. http://www.premier-electric.com/

Принципиальная схема

Перечень элементов

Позиция	Наименование	Кол.	Примечание
	Резисторы
R	C2-29B -0,125Вт – 100 Ом±0,5%	1
R1	С2-29В -0,125Вт – 36,5 кОм±0,5%	1
R2 (К3)	С2-29В -0,125Вт – 10 кОм±0,5%	2
R4	С2-29В -0,125Вт – 60,4 кОм±0,5%	1
RG1	С2-29В -0,125Вт – 2,1 кОм±0,5%	1
RG2	С2-29В -0,125Вт – 33,6 кОм±0,5%	1
	Конденсаторы
С1 (С2)	КМ-6А-П33-1000 пФ±2%	2
	Микросхемы
DA1	AD620AR	1
DA2	CA5160A	1
DA3	LF411AMH	1
DA4	LMC6762BIN	1
Io	REF200	1