Разработка цифрового вольтметра с точностью измерения 0.4 % и временем измерения 2.8 с, страница 5

Резистор R10 служит для ограничения входного тока через конденсатор С3. Ток более 20 мА может привести к порче микросхем, подключённых к выходу формирователя. Поэтому сопротивление R10 принимается равным 1 кОм.

Эффективная длительность импульсов на выходе дифференцирующей цепочки равна 0.7R9C2. В нашем случае необходимо иметь длительность импульса меньше, чем длительность счётного импульса, которая равна 1.4 мс. Примем длительность обнуляющего импульса равной 0.5 мс. Тогда, приняв R9 равным 14 кОм, найдём ёмкость конденсатора С3. Она равна 50 нФ.

Рисунок 10 - Формирователь коротких импульсов

3.7 Расчёт мощностей и выбор источника питания

Для расчёта  источника питания следует знать мощность, которую потребляет вольтметр. Учитывая, что в вольтметре используются микросхемы с напряжениями питания от –15 В до + 15 В, будем производить расчёт.

Количество аналоговых микросхем – 5. Причём средний ток потребления одной микросхемы равен 10 мА. Тогда суммарная мощность, потребляемая этими микросхемами, равна:

Цифровая часть включает в себя 12 микросхем. Приняв средний ток одной микросхемы равным 1 мА, рассчитаем потребляемую суммарную мощность:

Аналогично вычислим максимальную мощность, потребляемую индикаторами (их число равно четырём):

Теперь суммируем полученные данные, тем самым получив максимальную потребляемую устройством мощность:

Учтём потерю на активных сопротивлениях вольтметра, на индикаторе перегрузки, а также запитку дополнительных входов блоков вольтметра (омметра, ГЛИН, стробирующие входы счётчиков-делителей DD7 – DD8). Получим, что вольтметр в целом потребляет активную мощность около 2.5 – 3 Вт.

По полученным данным о потребляемой мощности и по выбранным напряжениям питания произведём выбор силового трансформатора. Наиболее подходящим в данном случае является трансформатор питания ТПП 207-127/220-50. Особенностью данного трансформатора является то, что у него, как правило, низкое напряжение вторичных обмоток, поэтому он применяется в основном для питания устройств в радиоэлектронике.

Данный источник питания можно использовать для питания любых электронных устройств, требующих стабильного напряжения с малым уровнем пульсаций. Нестабильность выходного напряжения здесь не превышает 0.1%. Это обычно вполне достаточно для питания самой точной аппаратуры. Этот источник имеет выводы +5В,+9В и ±15В с которых снимается напряжение для питания микросхем цифрового вольтметра.

Наибольшие отклонения напряжений вторичных обмоток трансформатора, измеренные в номинальном режиме при нормальных климатических условиях, составляют ±5% для основных и ±10% для компенсационных обмоток. Наибольшие отклонения напряжений вторичных обмоток трансформатора, измеренные в условиях повышенной (+85°С) и пониженной (-60°С) температур, составляет -6%¸-9% для основных и -13%¸-23% для компенсационных обмоток [6].

Кроме трансформатора в состав блока питания входят: схемы стабилизации, схемы выпрямителей и конденсаторы типов К50 - 24 на 100 мкФ и К73-17 на 1 мкФ.

Схема выпрямителя переменного напряжения состоит из микросхемы VD1, VD2, VD3, VD4 (К542НД1), которая представляет собой диодный мост. Схема стабилизации состоит из микросхемы DA1-DA4. Высокая точность цифрового вольтметра обеспечивается стабильностью передаточных характеристик всех звеньев, которые в свою очередь зависят от стабильности питающих напряжений. Для фиксации напряжения питания применим интегральные стабилизаторы напряжения КР142ЕН5А и КР142ЕН8В. Данные трехвыводные интегральные стабилизаторы включены между выпрямителем и выводом источника, а их общие выводы соединены с корпусом. В схеме имеется защита от перегрузки по входу.