Частота должна лежать в пределах 5 кГц до 20 МГц, если она меньше этого диапазона, то будет происходить сильная дискретизация сигнала, если меньше – будет происходить влияние высокой частоты на распределенные параметры цепи.
Частоту сигнала меандра выберем из предложенного диапазона, fм=50 кГц. Рассчитаем параметры RC-цепи пользуясь формулами (15), (16):
Из параметрического ряда для резисторов, учитывая (15) выберем Rt.
Rt=100 кОм, следовательно, Ct можно выразить следующей формулой:
Ct=
=
=1.44*10-10 Ф=144
пФ
По параметрическому ряду[1] для конденсаторов уточняем номинал конденсатора Ct=150 пФ.
Характеристики таймера:
Uпит=5-15 В
Iпит=15 мА
Uoi=2.5 – выходное напряжение низкого уровня
Uoн=2.5 – выходное напряжение высокого уровня
t=-45-+80 0C
Рассчитаем гасящий резистор для питания мультивибратора
R=
=1
кОм
3.10.2. Расчет триггера.
Т.к. мультивибратор имеет не идеальную характеристику преобразования, поэтому после него ставится триггер, который делит частоту следования импульсов мультивибратора на 2, в итоге получаем сигнал со скважностью равной 2.
Из вышесказанного можно сделать вывод о том, что частота следования меандра будет равна f=2*fм=50*103/2=25 кГц.
В данной работе применяется триггер типа К561ТВ1. Это триггер типа J-K, он имеет прямой и инверсный выходы, выходы установки в состояние высокого уровня S и в состояние низкого уровня R, вход синхронизации С.
Uпит=3-15 В
Iпит=0,14 мА
Iol=0.24 мА
tнс=770 нс
t=-45- =5 0C
Рассчитаем гасящий резистор по Iпит, необходимому для работы триггера:
=
=107,14
кОм
По параметрическому ряду[1] для резисторов уточняем номинал резистора R=100 кОм.
10.3.3. Выбор стабилизатора.
Этот прецизионный стабилизатор применяется для того чтобы понизить напряжение в 15 В, которое подается с блока питания, до 5 В для дальнейшего преобразования его в электрической схеме.
Стабилизатор типа ADР3300. Имеет следующие характеристики:
Uпит=15 В
Uвых=5 В
Iвых=50 мА
Iпотр=1,7 мА
3.10.4. Расчёт фазочувствительного детектора.
Так как на выходе нормирующего преобразователя мы имеем сигнал в виде меандра, следовательно, ставим фазочувствительный выпрямитель для получения на выходе напряжения одного знака. Фазочувствительный выпрямитель имеет 2 входа: сигнальный и управляющий (рис. 1.3.5). Если на сигнальный вход подано гармоническое переменное входное напряжение, а на управляющий - напряжение той же частоты, то
Uвых= 
cos
,
где - константа
-фазовый сдвиг
между напряжением на управляющем и сигнальным входах.
Рис. 4
Такие фазочувствительные выпрямители (ФВ) достаточно просто реализуются на бесконтактных аналоговых ключах, выполненных на основе МОП-транзисторов. Операционные усилители в них дают возможность уменьшать число ключей, увеличивать входное и выходное напряжения, усилить выпрямляемый сигнал.
Задаваясь требуемым
коэффициентом усиления выпрямителя , мы можем найти R3=R2, R1= R2/(-1). В частности, если =1, то R3=R2 =100 кОм, а
резистор R1 уже не нужен.
3.10.5. Расчёт фильтра.
Для устранения влияния помех на результат измерения необходимо после выпрямителя поставить фильтр нижних частот (рис 1.3.6).
Рис 5.
Активный RC-фильтр состоит из широкополосного усилителя на сопротивлениях и пассивного RC-фильтра (RC-цепи), включенного в цепь обратной связи усилителя.
Подберем для фильтра сопротивления резисторов и емкости конденсаторов зная частоту среза fc =1 Гц и следующие соотношения [3].
Расчет начинаем вести с выбора емкости С1:
С1 
10/fс , мкФ,
где fс – частота среза в герцах
С1
10 мкФ
С2
(22)
R2=
(23)
R1=
(24)
R3=
(25)
Из формул 22, 23, 24, 25 поручим следующее:
С2=
=24,751*10-6 Ф
По параметрическому ряду для конденсаторов уточняем его номинал C2=24мкФ.
R2=
=82719.9
Ом
По параметрическому ряду для резисторов уточняем его номинал 82 кОм.
R1=
=82
кОм
R3=
=8012 Ом
Уточняем R3=8 кОм.
Так как питание данного средства измерения осуществляется от сети (220В, 50Гц), то необходим стабилизатор напряжения. Устройства с применением специализированных ИС отличаются надежностью, компактностью, простой конструкцией. Однако необходимо отметить, что высокие значения параметров, таких как коэффициент пульсации и стабильность выходного напряжения, характерные для схем с использованием ОУ, трудно достижимы для широко доступных специализированных ИС стабилизаторов.
Стабилизатор напряжения на ИС КР142ЕН8В, обеспечивает +15В при выходном токе до 1.5А (с использованием радиатора). Для обеспечения устойчивости схемы используются конденсаторы С1, С2,С3 и С4 (алюминиевые - не менее 10.0) подключаются не далее 70мм от ИС. Перед стабилизатором напряжения ставится понижающий трансформатор, для понижения напряжения с 220В до 20 – 35В.
Параллельно со стабилизатором напряжения на ИС КР142ЕН8В ставится стабилизатор напряжения на ИС КР142ЕН5А, обеспечивающий +5В при выходном токе до 1.5А для питания АЦП.[4]
3.12. Выбор выпрямителя.
Нормирующий преобразователь, применяемый в данном приборе, осуществляет следующие функции: преобразование выходного сигнала первичного измерительного преобразователя в сигнал стандартного уровня, компенсацию его погрешностей (смещения нуля и т. п.)
Основной его характеристикой является номинальный коэффициент преобразования kп: kп=Uвых.ном/Uвх.ном
В качестве нормирующего преобразователя используется измерительный усилитель с дифференциальным симметричным входом (см. рис 3).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.