Разработка функциональной схемы и описание работы устройства по функциональной схеме. Суммирующий усилитель, страница 2

рис. 4.1. Упрощённая временная диаграмма работы.

Частота генератора тактовых импульсов (ГТИ) поступает на счётчик через делитель на 4. Как следует из временной диаграммы работы, полный цикл преобразования микросхемы длится 4000 периодов счётных импульсов, или 16000 тактовых импульсов. Интервал интегрирования входного сигнала(фаза INT) постоянен и равен 1000 периодам счётных импульсов(4000 периодов тактовых импульсов). Интервал интегрирования V_REF(фаза DI) в зависимости от значения напряжения на аналоговом входе измеряется в интервале от нуля до 1999 периодов счётных импульсов, при превышении этого значения три младшие цифры на индикаторе гаснут, а в старшем разряде остаётся единица. Оставшийся интервал времени от 1000 до 3000 периодов счётных импульсов необходим для автокоррекции преобразователя (фаза A/Z).

Если на преобразователь подаётся входное напряжение, изменяющееся скачкообразно то значения, выходящего за пределы линейного участка шкалы, до значения, соответствующего этому участку, то в течении нескольких первых циклов преобразования остаточное напряжение на конденсаторе C_INT может вносить значительную погрешность в измерение влияние перегрузки полностью устранится только через 4 – 5 периодов преобразования.

5. Разработка функциональной схемы и описание работы устройства по функциональной схеме.

1.1 Источник тока

Io=0.5 мА          Еп=5в

В качестве схемы источника тока используем схему, изображенную на рис.5.

Рис.5.1. Схема источника тока.

Рассчитаем параметры источника тока : Выбираем транзистор VT1:        КП303Б.

Используя передаточную характеристику транзистора, найдём, что при Ic=0.5мА напряжение Uзи=-1.8в.

Определим сопротивление резистора Rи:

          кОм

Согласно ряду Е24 выбираем следующие номиналы резисторов

Rи = 3,6 кОм

Определим  допустимый диапазон изменения сопротивления нагрузки . При этом воспользуемся соотношением:

Это нам подходит, так как R датчика во много раз меньше, чем Rнmax.

1.2 Входной усилитель.

Рис. 5.2. Схема входного усилителя.

При изменении температуры сопротивление терморезистора Rx изменяется в пределах:

При 0^оС:      R₀=10 Ом

При 60^оС:    R₆₀=R₀×(1+a×t^о)=10×(1+13.85×10^-3×60)=18.31 Ом

Как уже было сказано, ток ИОН (0,5 мА), протекает через Rx (терморезистор) вызывает падение напряжения на нем:

При 0^оС:       U₀= R₀×I_опор=10×0.5мА=5 мВ

При 60^оС:     U₆₀= R₆₀×I_опор=18.31×0.5мА=9.155 мВ

Повторители собранные на  DA1 и DA3 предназначены для устранения влияния входного усилителя на напряжение на Rx.

Так как на сравнивающем усилителе происходит сравнение напряжения на Rx и Uоп (0,1 В) то нам необходимо усилить падение напряжения на Rx.

Так как при при 0^оС:  U₀=5 мВ, а нам необходимо 0,1 В, следовательно коэффициент усиления входного усилителя равен 20

Исходя из этого выберем из ряда Е24 следующие номиналы резисторов:

R1=R3=1 кОм    (МЛТ-0,125-1кОм±5%)

R2=R4=20 кОм  (МЛТ-0,125-20кОм±5%)

1.3 Суммирующий усилитель

Рис. 5.3. Схема суммирующего усилителя.

Суммирующий усилитель предназначен  для суммирования опорного напряжения с усиленным напряжением с Rx. При 0⁰С на выходе суммирующего усилителя должно быть напряжение равное нулю. При 60⁰С на выходе суммирующего усилителя должно быть напряжение равное 60 мВ. Коэффициент усиления суммирующего усилителя равен:

Кус=60мВ/(U₆₀-U_оп), где 60мВ- идеальное значение на выходе суммирующего усилителя при 60⁰С.

Отсюда Кус=60/(183,1-100)=0,722

R1=R2=10 кОм (МЛТ-0,125-10кОм±5%)

Rос=R4+R5

Roc=Kус×(R1êêR2)=0,722×5 кОм=3,61 кОм

Выберем: R4=3,6 кОм (МЛТ-0,125-3,6кОм±5%)

R5=300 Ом   (СПЗ-38А-0,125-300Ом±20% )

R3=Rocêê(R1êêR2)=2,096 кОм