Разработка и расчёт принципиальной схемы источника питания индуктора. Разработка и расчёт компаратора, страница 3

Т.к. R1, R2 имеет величину сопротивления порядка мегаом, то в качестве операционных усилителей DA1 DA2 должны использоваться операционные усилители имеющие малые входные. Выберем 544УД1

Операционный усилитель 544УД1 имеет следующие параметры:

коэффициент усиления                                                   - 50000 

скорость нарастания выходного сигнала, В/мкс            - 2

напряжение смещения, мВ                                             - 15

входные токи, нА                                                            - 0,15

максимальное выходное напряжение, В                        - 10

максимальный выходной ток, мА                                  - 20  напряжение питания, В                                                   - 15

потребляемый ток, мА                                                   - 2.8

Т.к. максимальный входной сигнал имеет величину порядка 10 милливольт, а максимальный выходной сигнал должен иметь величину 10 В, то измерительный усилитель должен обладать коэффициентом усиления равным 1000. Дифференциальный усилитель расчитываем на коэффициент усиления 100.

Выбираем следующие значения резисторов:

R4,R5 = 162 кОм;       R9,12,R10 = 100 кОм; 

R3 = 36 кОм;              R8 = 10 кОм;

Т.к. напряжение смещения операционного усилителя 544УД1 равно 15 мВ, а максимальный сигнал принимаемый электродами равен нескольким милливольтам, то необходимо ввести балансировку операционных усилителей. Для этого служат переменные резисторы R6 R7, с помощью которых напряжение смещения убирается до 0.

Для того чтобы дифференциальный усилитель имел большой коэффициент ослабления синфазных сигналов резисторы должны быть подобраны с достаточной степенью точности. Для исключения влияния разбросов номиналов резисторов в одно из плеч включается переменное сопротивление и с его помощью достигается получение большого коэффициента ослабления синфазных сигналов.

 

Рис.3.2.1 Дифференциальный усилитель

3.2.2  Разработка и расчёт усилителя с периодической коррекцией

Как уже отмечалось выше, усилитель с периодической коррекцией необходим для подавления электрохимической составляющей, которая приходит вместе с полезным сигналом.

После усиления, дифференциальным усилителем, сигнал приходит на  усилитель с периодической коррекцией (УПК). Принципиальная схема УПК представлена на рис.3.2.3.

Сигнал приходящий, после дифференциального усилителя, на входы устройств выборки хранения (УВХ), микросхемы DA8 и DA9, запоминается. Причём запоминание происходит в два такта.

На микросборке DA8, по стробовому импульсу, приходящему с формирователя Ф, запоминается сигнал рис.3.2.2в). В измерительном канале расходомера, как видно из рисунка, помимо полезного сигнала присутстует уровень помех обусловленный электрохимической природой. Т.к. питание индуктора импульсное, то на вход Увх1 строб приходит в тот момент времени, когда индуктор запитан током. При отсутствии сигнала (индуктор обесточен) на микросборке DA9 происходит запоминание (рис.3.2.2г)) по другому стробовому импульсу, приходящему на вход Увх2. В этот момент времени в измерительном канале расходомера находится одна электрохимическая помеха, которая на операционном усилителе DA10 вычитается из основного сигнала. Диаграмма напряжения на выходе УПК представлена на рис3.2.2д), где k коэффициент усиления. 

 

                                                                                                                

е)

         U_увх1    U_увх2      U_увх1      U_увх1      U_увх2     U_увх1      U_увх1