Расчет усилителя постоянного тока. Оценка погрешности прибора

усиления, высоким входным и малым выходным сопротивлением. В разностном усилителе помехи, попадающие или возникающие на его входах, оказываются

синфазными сигналами и не усиливаются, т.к. схема усиливает только разностный сигнал.

Недостатком разностного усилителя (рис. П.3.4,а) является различное вход­ное сопротивление по инвертирующему и не инвертирующему входам, а также трудность регулирования его коэффициента усиления.

Для устранения различия и увеличения входных сопротивлений применяется схема на рис. П.3.4,б. Здесь на обоих входах усилителя включены повторители на ОУ, обеспечивающие равное и высокое входное сопротивление схемы.

Регулировка усиления при высоком. К.^ разностного усилителя обеспечивает­ся в схеме на рис. П.3.4,в. Здесь симметричный вход создан двумя не инверти­рующими усилителями с регулируемым сопротивлением. Общий коэффициент усиления данной схемы находят по формуле

К         = ——Г_^^— - I 1 + ~ \т

^Ирраз        ,,                                                                                                                             , -                 '             '   '

^«х1-<Л*2     V      ъ) где т=Н5/Я4⁼В.7/Кб, причем К^К^,

Коэффициент ослабления синфазного сигнала измерительного усилителя:

А-„,„,=[^{1 + 1})(^{1 +} '»)~.
^      а^      да/?

Выбираем схем) измерительного усилителя на рис. П.3.4,в, поскольку данная схема позволяет обеспечить высокие значения входного сопротивления и регули­ровку коэффициента усиления с помощью одного переменного резистора. Ис­пользуем ОУ типа КР1409УД1 с полевыми транзисторами на входе, что позволит уменьшить погрешность, вызванную разностным входным током (рис. П 3.5). Усилитель КР1409УД1 имеет входной полевой дифференциальный усили­тель, схема питания которого стабильными токами построена на МОП-транзисторах. Специальная схема на диодах УО1 - УОЗ и особая взаимопрони­кающая структура входных транзисторов УТ1 и УТЗ позволили уменьшить на­пряжение смещения от нуля до 15тВ [9].

Определим величины дифференциального и синфазного входных сигналов.

м'                         г   (    ^К\             К_}-&К_Т     }
Л<А₍ =<Л^ =^_А -Ч>_Я=Е_П\ -^—^-^——^——^-   =

^ К_у + /?,       К₂ + /?[ - АЯ_Т )

_|0ГЖ_25Ь3^1 ₌ одав,

1,1100     1100-39,2;

_ЛС/„,₌^±^ ₌ М±«ад_=а7ЗВ.
^ф              2              2-110

Выберем номиналы резисторов схемы. Для уменьшения влияния входных то­ков операционного усилителя 3 возьмем Р.₄- К_б- 10 кОм и К₅ - Я₇⁼ 50 кОм. При этом Кш⁼ й^/Яд = т - 50/10 = 5 и Дт/т = 5 %., см.схему рис. 4в.

Сопротивление переменного резистора сеЯ определяется требуемой глубиной регулирования а коэффициента усиления усилителя

Кл.'п.и„= ^/^„л-и^) - 0~2/сс)т; При К._и=11 и т = 5 глубина регулирования а -• 1,66. Если резисторы Ка^Я;^ 10 кОм, то аК= 16 кОм. Коэффициент ослабления синфазного сигнала

Ю;_еф= (1+2/сОО+ т)т/Дт = (1+2/1,66)0+5)100/5= 264,5 раз.

3.3. Выбор блока цифровой индикации

В качестве выходного регистрирующего прибора применим цифровые инди­каторные лампы.

В качестве аналого-цифровых преобразователей и счетчиков выбраны микро­схемы К176ИЕ4 с максимальным входным напряжением 10 В и встроенным де­шифратором сем и сегментного кода. В качестве индикаторов - светодиодные се-мисегментные индикаторы АЛС 321. Время индикации - 2 с.

После поступления на вход схемы управления индикацией импульса от ана-лого-цифрового преобразователя схема управления индикацией на элементах ОО8, К.П, СЗ, УО1 (см. схему электрическую принципиальную) формирует за­держку длительностью 2 с., обеспечивая тем самым индикацию результата изме­рения. Диод УШ нужен для более быстрой разрядки конденсатора С1.

Рассчитаем К.11, С1:

/ = 0,7-ЛП -С1;     ЛИ -С1 =2 с/0,7;    ЛИ -С1 -2,8... . Выбираем элементы   Я11 = 180 кОм,   С1 = 15 мкФ.

В итоге электрическая принципиальная схема, составленная на основании выбранных и рассчитанных элементов, имеет вкд рис. 7, а ее перечень элементов

приведен в таблице П.3.1.

Таблица П 3.1

Перечень элементов схемы электрической принципиальной

4. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ ПРИБОРА

Приборы для измерения неэлектрических величин сложнее приборов для измерения электрических величин, т.к. необходимы датчики, с помощью которых преобразуют неэлектрическую величину в электрическую. Приборы для измере­ния неэлектрических величин имеют различные структурные схемы. От струк­турной схемы зависит погрешность измеряемой величины. Представим проекти­руемый термометр в виде упрощенной структурной схемы .

Заданная погрешность данного прибора определяется в основном ее аддитив­ной составляющей, которая, в свою очередь слагается из абсолютных погрешно­стей Ду, приведенных к выходу каждого блока. С учетом того, что каждый блок со своим коэффициентом преобразования имеет собственную погрешность и ее выходная величина у = у_н + Ду, где у_м - номинальная составляющая, обусловлен­ная преобразованием входного сигнала блока, найдем суммарную погрешность >-₃ на выходе прибора и в итоге заданную величи!-> относительной приведенной по­грешности 6 прибора:

Уз = У)_Н +Ду₃ +-5₂5₃ДХ1 +5₃Ду₂ = У₂ ^{+ й}-'2 ^{+ 5}2⁵з^лЯ⁺А^лл+5₃Д(У₁, .

ЗДДД ₊ 5₃АЦ₊ди_{2= &     б}      г      _{ол +} 0,25 + 0.15 = 0,5%.

^и2тах

При этом величины 5 для каждого блока распределяются ориентировочно