3.2. Расчет коэффициента усиления и напряжения смещения дифференциального усилителя
При питании ТПС
током
потенциал зажимов А
и В
будет иметь следующие варианты:
;
.
Для компенсации влияния сопротивления проводов линии связи необходимо реализовать во входной цепи следующее выражения:
.
Выходное напряжение
ДУ
будет равно:
.
С учетом напряжения
смещения
,
можно записать:
.
Учитывая, что
для двух заданных температур
и
(
- низшая,
- высшая) можно записать:
;
.
Разность напряжений,
диапазон изменения выходного напряжения
ДУ,
будет равна
.
Необходимо, чтобы
выходной сигнал ДУ равен нулю при низшей
температуре, т.е.
.
Из последних двух
уравнений находим коэффициент усиления
и
.
Например, пусть дано
,
,
,
,
,
тогда
.
Зададимся выходным
напряжением ДУ
при
наивысшей температуре ТПС
равной
.
Тогда из выражения
находим
.
В качестве ДУ выбираем [6] AD620A.
Согласно технического
описания коэффициент усиления данного
усилителя задается одним резистором
находимым из следующего соотношения
.
Выбираем [1]
.
В качестве вспомогательного усилителя выбираем усилитель К140УД17А.
Принципиальные
схемы ДУ и ВУ представлены на рисунке
28. В качестве резисторов
[1] выбираем
.
Рис. 28. Принципиальная схема дифференциального усилителя (DA2) и вспомогательного усилителя (DA1)
3.3. Расчет влияния помехи общего вида.
Влияние помехи
общего вида произведен согласно схеме,
представленной на рисунке 29. На данной
схеме
,
соответственно паразитная емкость и
сопротивление изоляции чувствительного
элемента ТПС относительно его корпуса,
который всегда изменяется.
Точка D,
эквивалентная точка приложения
к корпусу ТПС, разбивает
на две составляющих
и
,
.
Местонахождение точки D
относительно
определяет долю помехи
,
проходящую на вход ИП.
- входное сопротивление
усилителя,
,
- эквивалентные комплексные сопротивления
изоляции и паразитные емкости точек А
и В
относительно заземленного корпуса ИП.
- напряжение между точками заземления
ИП и ТПС. Как правило
,
.
Рис. 29.
Схема, поясняющая действие помехи общего
вида
Эквивалентная
схема действия помехи общего вида
представлена на рисунке 30а. Откуда
видно, что с учетом того, что
,
влияние помехи
будет наибольшим (
- максимально), если точка D
займет положение между
и r,
см. рисунок 30б. С учетом отмеченных
неравенств можно перейти к схеме,
представленной на рисунке 30в, по которой
оценим влияние помехи
.
В данном случае напряжение
– это напряжение на сопротивлении
,
тогда
.
С учетом того, что
можно записать
.
Пусть, например,
;
;
;
;
,
тогда
.
.
Рис. 30. Эквивалентные схемы для оценки влияния помехи
Доля этого напряжения от полезного напряжения, на входе ДУ
составляет
– это недопустимо. Заданная погрешность
.
3.4. Расчет влияния помехи нормального вида
Рис. 31. Схема, поясняющая действие помехи нормального вида
Помеха нормального
вида
прикладывается непосредственно на вход
ИП, между токами А
и В.
Естественно, если они больше, чем часть,
прошедшая от помехи
,
то ориентироваться необходимо на нее.
Для расчета фильтра
нижних частот необходимо определить
его коэффициент подавления на частоте
помехи (
).
Необходимо обеспечить, чтобы доля пульсации выходного напряжения от максимального полезного была меньше, чем основная погрешность . В пересчете ко входному напряжению можно записать
.
Зададимся
коэффициентом подавления
,тогда
оптимальное число звеньев пассивного
фильтра НЧ можно определить следующим
образом:
.
,
следовательно
.
Зададимся значением
,
получаем
.
Целесообразно ФНС разбить на два.
Несколько каскадов расположить на
входе, перед ДУ и ВУ, а оставшиеся после
ДУ. Для определения числа каскадов,
располагаемых на входе, руководствуются
тем, что от датчика
ДУ не должен насыщаться. Задаваясь
превышением напряжения
ДУ относительно
можно записать
или
,
Откуда выбираем
.
Т.е. во входном каскаде располагаем три
звена фильтра, а после ДУ еще три звена.
Схема расположения каскадов фильтра
представлена на рисунке 32. Выбираем
элементы фильтра [1,2]
,
.
Рис. 32. Способ установки шестизвенного пассивного фильтра НЧ
Расчет преобразователя
ПНТ1, ПНТ2,
,
,
и источника питания в примере для
электромагнитного датчика.