3.7 Генератор счетных и управляющих импульсов
Рассмотрим схему генератора с кварцевым резонатором, выполненным на логических элементах ИЛИ-НЕ. Элемент DD13.1 охвачен здесь 100 %-ной отрицательной обратной связью и, следовательно, представляет собой просто усилитель с коэффициентом передачи 1. Элемент DD13.2 представляет собой логический инвертор, который в моменты переключения из одного состояния в другое вносит в цепь небольшое усиление, достаточное для компенсации потерь в кварцевом резонаторе и, значит, для возникновения незатухающего колебательного процесса. Напряжение на выходе генератора имеет вид последовательности прямоугольных импульсов.
Основная задача генератора с кварцевым резонатором – получение колебаний с весьма стабильной частотой. Для этого, нужно в максимально возможной степени уменьшить влияние на работу кварцевого резонатора подсоединяемой к нему внешней электрической цепи. Для этой цели добавлен элемент DD11.3.Частота автогенератора будет определяться только частотой кварца.
Так как нам требуется частота импульсов 20 кГц и 20 Гц, то воспользуемся кварцевым генератором на 100 кГц. Используя два счетчика, разделим частоту генератора на 5 и получим 20 кГц и на 50 и получим 20 Гц – для управляющего импульса.
4. Разработка Омметра
По заданию необходимо с помощью разработанного вольтметра измерять сопротивление до 50 кОм с точностью 10%.
Сопротивление преобразуется в напряжение в соотношении: 49.99 кОм равно 4.99 Вольт, т.е. точность равна плюс-минус 10 Ом или 0.01 процента. Данное преобразование осуществляется с помощью схемы, в которой преобразуемое сопротивление используется в качестве нагрузки для стабилизатора тока.
330к
Рисунок 13 Преобразователь сопротивления в напряжение
Между входами операционного усилителя DA4 (К 140УД 11) напряжение равно 0, напряжение на стабилитроне VD1 и на сопротивлении R2 приблизительно одинаковы, но разнонаправлены, следовательно, ток стабилизации равен:
(4)
Суммарный ток через стабилитрон VD1 и резистор R2 задается транзистором VT1, у которого затвор соединен с истоком, таким образом:
(5)
Зададимся напряжением стабилизации 3.3 вольта, тогда при выходном напряжении равным 1 вольт и измеряемом сопротивлении 100кОм, сопротивление R2 равняется 330кОм.
5. Расчет погрешности вольтметра
Погрешность дискретности возникает при измерении интервала времени заполняемого счетными импульсами. Она возникает вследствие того, что моменты появления счетных импульсов не синхронизированы с фронтом заполняемого ими временного интервала. В реальной схеме непосредственно подсчитываются счетные импульсы, а не временные интервалы их следования, поэтому округление может производиться как в сторону большего, так и в сторону меньшего значения, не обязательно до ближайшего целого.
Максимальное значение абсолютной погрешности составляет "плюс-минус" один период следования счетных импульсов.
Так
при частоте F0=20
кГц период следования
т.е. максимум абсолютной погрешности
составляет
За это время измеренное напряжение:
Таким образом, максимальная абсолютная погрешность на каждом пределе составит:
1 В – 0.001 В.
10 В – 0.01 В.
100 В – 0.1 В.
Приведенная погрешность измерения выражается отношением максимальной абсолютной погрешности к конечному значению предела измерения
.
Полная погрешность вольтметра определяется как сумма погрешностей отдельных блоков вольтметра. В данном случае это: погрешность входного делителя напряжения, погрешность индикации, погрешность дискретности и погрешность задающего генератора.
s=sвх+sинд+sдис+sген
sвх – погрешность входного делителя, так как в делителе используются прецизионные резисторы, то погрешность делителя определяется погрешностью этих резисторов и составляет 0.05%.
sинд – погрешность индикации равна 10-3
sген – так как в генераторе используется кварц, то погрешность генератора составляет 0,01%
s=0,05+0,001+0,01+0,1=0,161
Данная погрешность не превышает заданную.