135860 (722699), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

3.1.5. Интегратор.

Для управления работой ГУН служит интегратор на операционном усилителе

Параметры R и С выбираем из условия , что постоянная времени интегрирования должна быть больше максимальной длительности сигнала в 10 раз.

т.е. RC>10 мс.
t_и=R*C >10*T ;

T=1/f=1/1КÃö=1мс ;

Выбираем R=100 КОм (МЛТ-0.25-100 кОм 5%) ;
С=1 мкФ (К50‑6‑1мкФх6.3 В);

Таким образом постоянная времени интегратора будет t_и=R*C=100 мс;

Интегратор выполним на основе быстродействующего ОУ 544УД2:

Ku=20000;

U_см=30 мВ;

I_вх=0.1 нА;

f1=15 МГц

Выходное напряжение интегратора будем рассчитывать по формуле:

(1)

, где (2)

Посчитаем погрешность интегрирования, связанную с дополнительным напряжением на входе ОУ из-за неидеальности его свойств.

DUвх=I_вхR=1^.10^-3 В

dUвх=DUвх/Uвх=2^.10^-4%

Относительная ошибка интегрирования:

^{g=tи/2tC=10-5}

Íàéäåì ÷àñòîòó w_â : w_â=1/(Ku+1)RC=2^.10^-4 Ãö.

3.2. Формирователь сигнала (ФС).

Формирователем сигнала заданной формы является восьмиразрядный сдвиговый регистр с последовательной загрузкой и параллельной выгрузкой КР1533ИР8 (Аналог 74ALS164). Микросхема КР1533ИР8 представляет собой восьмиразрядный сдвиговый регистр с последовательной загрузкой и параллельной выгрузкой. Наличие двух входов последовательной загрузки A и B позволяет использовать один из них в качестве управляющего загрузкой данных: низкий уровень напряжения хотя бы одном из них по положительному фронту тактового импульса устанавливает первый триггер регистра в состояние низкого уровня напряжения , в то же время высокий уровень напряжения на управляющем входе позволяет по другому входу осуществлять ввод данных в последовательном коде. Частота следования импульсов по входу С - не более 50 МГц , т.е. вполне пригодно т.к. максимальная частота дискретного синусоидального сигнала будет на выходе f_вых = 50/16 3МГц , что соответствует техническому заданию.

Таблица назначения выводов

КР1533ИР8 формирует дискретный периодический сигнал аппроксимированный функцией , где

- период ;

16-16 дискретов на периоде ;

n - номер текущего дискрета ;

При однополярном питании данный сигнал сдвинут относительно нулевой точки на постоянную составляющую E_п/2.

3.2.1. Расчет номиналов резисторов.

Данная схема может обеспечить R_вых=5КОм ;

Запишем систему уравнений для нахождения номиналов резисторов: (3)

После расчета и округления до ближайших номинальных значений получаем:

R1=R8=150КОм (МЛТ-0.25-150 кОм 5%);

R2=R7=47КОм (МЛТ-0.25-47 кОм 5%) ;

R3=R6=33КОм (МЛТ-0.25-33 кОм 5%) ;

R4=R5=27КОм (МЛТ-0.25-27 кОм 5%);

3.2.2 Анализ сигнала на выходе ФС.

Полезный сигнал на выходе регистра аппроксимируется ступенчато, что соответственно вносит свои погрешности и искажения. Возьмем сигнал для примера с частотой f=1000 Гц и числом дискретов N=16 ;

Рассмотрим погрешность на половине периода

Для аппроксимации данного сигнала рассмотрим функцию:

, где floor(x) - функция , возвращающая ближайшее целое число меньшее или равное аргументу (х вещественный).

Относительную погрешность пронормируем по истинному значению сигнала

(4)

Изобразим в процентном отношении

Рассмотрим спектр сигнала на выходе ФС. Для этого применим разложение в ряд Фурье для периодического сигнала dcos(t). Найдем коэффициенты для разложения в ряд по косинусам:

b_k=0 (5)

Так как значение напряжения на выходе ФС между отсчетами времени

постоянно , то заменим интеграл на сумму :

(6)

(7)

(8)

Где k - номер гармоники в сигнале

Определим коэффициент гармоник в процентах :

(9)

Спектр сигнала на выходе ФС выглядит следующим образом:

Таким образом видно , что коэффициент гармоник достаточно велик и нужно применить ФНЧ, отсекающий высшие гармоники спектра сигнала.

3.2.3. Перестраиваемый фильтр управляемый цифровым кодом.

Электрическая схема ФНЧ:

Коэффициент передачи К(f) такой схемы равен:

(11)

R1=1КОм ; R2=R1 ; C=5 нФ.

ЛАЧХ фильтра

Рассчитаем подавление гармоник спектра сигнала в децибелах K_под :

где к -номер гармоники ;

Найдем коэффициент гармоник после ФНЧ , амплитуды гармоник станут соответственно:

(12)

% (13)

что соответствует техническому задания (К_гарм < 1 %)

Но нам нужен перестраиваемый фильтр следовательно вместо резисторов будем использовать токовый ЦАП 572ПА1.

1 - аналоговый выход 1

2 - аналоговый выход 2

3 - общий 4 - цифровой вход 1

5 - цифровой вход 2

6 - цифровой вход 3

7 - цифровой вход 4

8 - цифровой вход 5

9 - цифровой вход 6

10- цифровой вход 7

11- цифровой вход 8

12- цифровой вход 9

13- цифровой вход 10

14- питание Uип (+)

15- опорное напряжение Uоп

16- вывод резистора обратной связи

Для реализации динамических свойств ЦАП на выходе нужно использовать быстродействующий ОУ с коэффициентом усиления по напряжению не менее 10⁴.

В качестве ОУ выбираем быстродействующий К544УД2

Схема фильтра управляемого цифровым кодом:

R=10 КОм ; n=10 (разрядность ЦАП).

Rmin=10 КОм (14)

Rmax=10 МОм (15)

Так как время установления выходного напряжения после подачи кода на

вход ЦАП t_уст равно 5 мкс, соответственно частота дискретизации f_дискр должна быть не более 200 кГц, а с учетом того что по теореме Котельникова синусоиду можно восстановить лишь при наличии двух дискретов на период, то максимальная частота не может быть выше 100 кГц. То есть С равно:

; С= 1нФ (К50‑6‑1нФх6.3 В);

Данный фильтр управляется цифровым двоичным кодом N (этот код соответствует коду из синтезатора частот) следовательно изменяя код N будет изменяться

частота сигнала f_c , сопротивление резистивной матрицы ЦАП , постоянная времени интегратор t_и и соответственно частота среза фильтра f_ср.

4. Вывод.

Т.о. блок возбуждения для вихретокового преобразователя обеспечивает подачу на накладной вихретоковый датчик синусоидального сигнала амплитудой 10 мА во всем диапазоне частот 1КГц-2.5 МГц , коэффициент гармоник сигнала при этом около 0.6%, что соответствует техническому задания.

5. Список используемой литературы.

1) Справочник "Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы", Москва, "Радио и связь" 1989 г.

2) Справочник "Изделия электронной техники. Цифровые микросхемы. Микросхемы памяти. Микросхемы ЦАП и АЦП", Москва, "Радио и связь" 1994 г.

3) Справочник "Резисторы", Москва, "Радио и связь" 1991 г.

4) Справочник "Расчет индуктивностей", Ленинград, "Энергия" 1970 г.

5) Справочник "Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий" том 2, Москва, "Машиностроение" 1986 г.

3) В.Н. Гусев, Ю.М. Гусев "Электроника", Москва, "Высшая школа" 1991г.

Характеристики

Список файлов реферата