Вольтметр переменного напряжения, страница 2

Наибольшая мощность будет выделяться на наибольшем резисторе (R3) при максимальном напряжении на входе,т.е. 30(мВ).

PR3=(U*U)R3/(R3+R4+R5)=6,6*10 (Вт)

Pном=0,062(Вт)

Резисторы R3,R4,R5 выбираем из ряда  Е-192  типа С2-29В-0,062

R3=800(кОм)±0,05%

R4=250(кОм)±0,05%

R5=200(кОм)±0,05%

ТКЕ=±25*10 (1/°С)

Усилители

C1

R7              R8

                                                   R11

R6                                          C2              R10       

 

                                                      ОУ1              7                                                                                  ОУ2           7 

                                          3                                4                                        R9                          3                           4

                                                             

 

                                                                                           +15v                                                                                              +15v

                                                                                            -15v                                                                                               -15v  

Принцип  работы

Выбор операционного усилителя осуществляется по двум критериям :

1)  частота

2)  скорость нарастания выходного напряжения

Возьмем операционный усилитель типа 544УД1А:

К0=50тыс                              Rвых=200(Ом)

Есм=15(мВ)                            Мсф=80(дБ)

ТКЕсм=20(мкВ/К)                  Uвых=10(В)

Iвх=0,15(нА)                            Rн=2(кОм)

DIвх=0,05(нА)                          Uсф=10(В)

f1=1(МГц)                               Uном пит=15(В)

V=10(B/мкс)                            Iпит=3,5(мА)

Rвх=10(МОм)                                         

Проверим по частоте:

tв оу=?     

tв оу=0,008(с)

Выберем коэффицент усиления ОУ:

Ку=Uвых/Uвх=3333(раза)

Для первого ОУ КУ1 возьмем равным 57,а для второго КУ2=58

Найдем для каждого ОУ tв ос,т.к. при обратной связи tв меняется

tв ос=tв*Ку ос/К0

tв ос1=9,06*10 (с)

tв ос2=9,23*10 (с)

Найдем tв ачх:

 tв ачх=0,00000928(с)

т.е.tвачх>tв ос . Из этого следует, что ОУ не будут давать частотной погрешности на заданном диапазоне частот.

V=10(В/мкс)

Скорость находим по формуле: V=Umax*2*p*fв=0,31(В/мкc)

10>0,31[L1] [L2] ÞОУ удовлетворяет  нашим условиям .

Выбор резисторов:

Номиналы резисторов R6 и R8 возьмем из условия:  Кос1=1+R8/R6

R8/R6=56

Пусть R6=1(кОм), R8=56(кОм)

PR6=(Uвх*Uвх)/R6=8,9*10 (Вт)

PR8=(U*U)/R8=0,5*10 (Вт)   где U=Uвых-Uвх

Pном=0,062(Вт)

R6 и R8 берутся из ряда Е-192 типа С2-29В-0,062  допуск ±0,1%

ТКЕ=±50*10 (1/°C)

Кос2=R11/(R9+R10)=58

Номиналы резисторов возьмем равными  R9=0,5(кОм),

R10=0,5(кОм),

R11=58(кОм)

R9,R10 и R11 берутся из ряда Е-192 типа С2-29В  допуск ±0,1%

ТКЕ=±50*10 (1/°C)

Выбор конденсатора С1:

tв ачх=0,00000928(с)

tв ачх=C1*R8   R8=56(кОм)

С1=tв ачх/R8=0,15(нФ)

Выбор конденсатора С2:

dfн=((Кн-Кср)/Кср)*100%

Кср=1

Кн-1=0,01

tн=0,00049(с)

tн=C2* R9*R10*R11/(R9+R10+R11)

С2=tн*( R9+R10+R11)/ R9*R10*R11=2(нФ)

Расчет  выпрямителя

 

                                                                              VD1                            VD2 

                                                            

 

                                                                            VD3                                 VD4 

R12

 

                                                                                                                                                                    R13      

                                                                                           JeJJEJER                                                                                                      

 

                                                                                                                                                    +15V

Рассчитаем напряжение на входе выпрямителя

Ку=Ку1*Ку2=57*58=3306

Uвх min=3(мВ)

Uвх выпр=0,003*3306=9,9(В)

Ток, который течет через выпрямитель, зависит только от резистора R12. Т.к. операционный усилитель имеет очень большое входное сопротивление, поэтому ток течет через R12 к прибору. 

Выбор прибора:

Прибор М2027, класс точности 0,5, шкала от 0 до 200(мкА).

R12=Uвх выпр/Imax приб=49,9(кОм)

PR12=Uвх*Uвх/R12=0,002(Вт)

Pном=0,062(Вт)

Резистор R12 выбирается из ряда Е-192 типа С2-29В-0,062  49,9(кОм)±0,05%:

Расчет погрешности цепи ограничения.