Счетчики включены параллельно - последовательно, чем достигается большое быстродействие [2]. Вывод TC в счетчиках служит для переноса единицы в старший разряд, таким образом, появление высокого уровня напряжения на выводе TC счетчика старшего разряда означает перегрузку. Сигнал “перегрузка” с вывода TC микросхемы DD16 через элемент И (DD20.1 – К555ЛИ2) с открытым коллектором [2] подается на светодиод VD3, который сигнализирует о перегрузке (напряжение на входе вольтметра больше 999 милливольт). Одновременно с этим на входы гашения индикаторов подается напряжение высокого уровня – индикаторы гаснут.
Рис.6. Схема принципиальная счета и индикации
Входное устройство (см. рис.7) служит для согласования внешних измеряемых цепей с аналоговой частью вольтметра. Данное устройство состоит из операционного усилителя DA2 (К140УД11), включенного по схеме повторителя напряжения [4], коэффициент усиления которого равен:
(3)
В данном случае R4 равен 10кОм и R3 равен так же 10кОм.
Микросхема К140УД11 представляет собой быстродействующий операционный усилитель с коэффициентом усиления 25000, с защитой от перенапряжения по входу (±15В) и коротких замыканий на нагрузке. Минимальное значение нагрузки равняется 2кОма, следовательно, на выход ставится резистор R5 равный 2кОм [4].
В случае подачи напряжения обратной полярности светодиод VD2, подключенный к выходу операционного усилителя, загорится, сигнализируя тем самым подачу обратного напряжения.
Рис.7. Схема принципиальная входного устройства
Устройство коммутации и интегрирования (см. рис.8) представляет собой электронный переключатель DA3 (КР590КН9) и интегратор, собранный на операционном усилителе DA4 (К140УД11).
Микросхема КР590КН9 является интегральным коммутатором напряжений с логическим управлением по КМОП уровням. Данное устройство может коммутировать ±15В, время срабатывания составляет 500нс, чего вполне достаточно для работы данного вольтметра. На выводы 4 и 5 подаются коммутируемые напряжения: на вывод 4 подается входное напряжение (максимум 1В), а на вход 5 – опорное напряжение (+2В). Коммутация происходит при присутствии на логических входах напряжения низкого уровня [5]; для управления логическими входами в схеме формирования управляющих импульсов содержатся два преобразователя из ТТЛ уровней в КМОП уровни напряжений.
Микросхема К140УД11 представляет собой быстродействующий
операционный усилитель (см. описание входного устройства), включенный по схеме
интегратора (см. рис.8). Исходя из того, что первый период интегрирования равен
0,1 с, то постоянная интегрирования должна быть больше в 20 раз [6],
следовательно,
. Зададимся резистором R6 равным 100кОм, тогда С1 будет равен 20мкФ.
Рис.8. Схема принципиальная устройства коммутации и интегрирования
Устройство сравнения DD5 (см. рис.9) представляет собой интегральный компаратор. Микросхема К544СА3 – компаратор универсальный, на выходе (вывод 2) присутствует напряжение высокого уровня, если на входе (вывод 3) напряжение равно 0. Резистор R8 сопротивлением 2кОм служит для согласования напряжения на выходе компаратора с ТТЛ уровнями. [5]
Рис.8. Схема принципиальная устройства сравнения
По заданию необходимо с помощью разработанного вольтметра измерять сопротивление до 1кОм с точностью 10%, что соответствует пределам сопротивления от 100±100 Ом до 900±100 Ом. Сопротивление преобразуется в напряжение в соотношении: 999 Ом равно 999 милливольт, т.е. точность равна плюс-минус 1 Ом или 0.1 процент. Данное преобразование осуществляется с помощью схемы (см. рис.9), в которой преобразуемое сопротивление используется в качестве нагрузки для стабилизатора тока [7]. Между входами операционного усилителя DA1 (К140УД11) напряжение равно 0, напряжение на стабилитроне VD1 и на сопротивлении R2 приблизительно одинаковы, но разнонаправлены, следовательно, ток стабилизации равен:
(4)
Суммарный ток через стабилитрон VD1 и резистор R2 задается транзистором VT1, у которого затвор соединен с истоком, таким образом:
(5)
Зададимся напряжением стабилизации 3.3 вольта, тогда при выходном напряжении равным 1 вольт и измеряемом сопротивлении 1кОм, сопротивление R2 равняется 3.3кОм.
Рис.9. Схема принципиальная устройства для измерения сопротивления
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.