Расчет операционного усилителя

 

Расчет ОУ сводится к расчету его коэффициента усиления. Согласно техническому заданию, напряжение на выходах первичных преобразователей каждого измерительного канала 0÷50 мВ, следовательно, Uвх пит.=50*10-3

 

Рис.

 

В. Входное напряжение АЦП лежит в пределах 0…10,24 В. Примем Uвх АЦП=10 В, следовательно, Kус.=Uвх АЦП/Uвх пит =10/(50*10-3)=200.

Для согласования коммутатора с ОУ используем эмиттерный повторитель на ОУ К140УД17А по типовой схеме. Примем R1=10 кОм. Рассчитаем элементы обратной связи этого ОУ.

Коэффициент усиления ОУ Kус.=200. Следовательно, нужно поставить один усилитель с чуть большим коэффициентом усиления, чтобы скомпенсировать потери. Для этого выбираем ОУ К140УД17. Этот ОУ обеспечивает порядка K=1÷1000. Примем коэффициент усиления ОУ Kус.=250.

Рассчитаем элементы обратной связи второго ОУ.

Примем R3=R4=10 кОм, тогда:

R7=R5*Kус.2=104*250=2,5 м

Для регулировки выходного напряжения включаем делитель R5, R6,где R5 – подстроечный. Примем R5=1,8 кОм, R6=200 Ом.

Балансировка ОУ осуществляется резистором R2=150 кОм.

Схема включения ОУ и эмиттерного повторителя показана на рис.3.2.

Выбираем прецизионные резисторы:

R1: C2-14-0,125-10 кОм,

R2: CП3-19а-0,5-150 кОм±0,1%,

R3: C2-14-0,125-10 кОм,

R4: C2-14-0,125-10 кОм±0,1%,

R5: CП3-19а-0,5-1,8 кОм±0,1%,

R6: C2-14-0,125-200 Ом±0,1%,

R7: C2-14-0,125-2,5 м.

 

Расчет АЦП

 

Микросхема К1113ПВ1 представляют собой 10-разрядный АЦП, рассчитанный на входные напряжения от 0 до 10,24 В или -5,12…5,12 В. Переключение режима работы производится по входу V: если V=1, то преобразуются сигналы Uвх от 0 до 10,24 В, если же V=0, то преобразователь работает в двухполярном режиме (Uвх=-5,12…5,12 В).

Режим работы АЦП определяется импульсами управления.

Для АЦП необходимо рассчитать частоту опроса АЦП:

fАЦП=40 Гц.

Рассчитаем длительность импульса запуска АЦП:

T1=1/(2*fАЦП)=1/80=12,5 мс.

Расчет формирователя контрольного разряда

 

Эта схема осуществляет действие, заключающееся в добавлении контрольного разряда. В этот контрольный разряд записывается «1» или «0» таким образом, чтобы общее количество единиц было нечетным.

Т.к. микросхема К561СА1 имеет 12-разрядный код, а с выхода АЦП подается 7-разрядный, то лишние входы заземляем. Контрольный разряд снимается с вывода 8.

 

Расчет ОЗУ

 

В соответствии с техническим заданием период опроса измерительного канала равен 400 мс, время сбора информации – 60 с, количество измерительных каналов – 16, разрядность с учетом контрольного разряда – 8. Исходя из этих данных, определяем требуемую емкость ОЗУ.

Z = fАЦП*Tизм=40*60=2400

Емкость ОЗУ должна составить 2400 8-разрядных чисел, т.е. 19200 бит. Т.к. такую емкость невозможно реализовать на одной микросхеме, то необходимо применить 8 одноразрядных микросхем К537РУ3 емкостью 4096 бит.

 

 

Расчет автогенератора и делителя частоты

 

В соответствии с техническим заданием и уже произведенным расчетом, автогенератор и делитель частоты должны обеспечивать тактовую частоту опроса АЦП fАЦП=40 Гц.

В качестве генератора применяем кварцевый генератор, построенный на. Схема включения показана на рис. Принимаем R9=10м, R10=470 кОм, C2=C3=33 пФ. В качестве импульсного диода используем КД522А.

Примем fАВТ=32768 Гц как тактовую частоту, необходимую для схемы формирования управляющих импульсов. Тогда T=1/fАВТ=1/32768=30,5 мксек.

Период опроса измерительного канала 100 мс. Примем R11=20 кОм и рассчитаем C5 по формуле t=0,69RC:

C5=400*10-3/(0,69*20*103)=28,8 мкФ.

Роль делителя частоты выполняет счетчик К176ИЕ1. Таким образом на выходе делителя получаем частоту опроса АЦП fАЦП=40 Гц