Вольметр постоянного тока

R7: С2-29В-0.25-432 Ом ± 0.5% [Е96]

R8: С2-29В-0.25-511 Ом ± 0.5% [Е96]

R9: С2-29В-0.25-8,45 кОм ± 0.5% [Е192]

R10: С2-29В-0.25-12 кОм ± 0.5% [Е192]

R11: 3006-0,25-3.01кОм ± 1% [E24]

С4, С5: К71-6-300В-47 нФ±10% [Е192]

 

3.7 Расчет генератора несущей частоты

Рисунок 3.7 – Схема генератора несущей частоты

Управление модулятором  и демодулятором производится от мультивибратора, частота выходного напряжения которого равна 8 кГц.

Генераторы напряжения прямоугольных форм часто называют мультивибраторами. Принцип получения прямоугольного напряжения используется в микросхеме интегрального таймера КР1006ВИ1. При таком включении конденсатор С₃ заряжается через резисторы R₅, R₆ до напряжения , а разряжается через резистор R₆ до напряжения .

Длительность стадий зарядки Т₁ и разрядки конденсатора С₃ можно оценить с помощью уравнений

Частота генерируемых импульсов

,

отсюда R₆ = 180  Ом .

 

R5: С2-29В-0.25-1 кОм ± 0.5%  [Е48]

R6: С2-29В-0.25-180 Ом ± 0.5% [Е192]

С2, С3: К71-6-300В-1 мкФ ± 0.5% [Е48]

 

 

4 Оценка погрешности прибора

4.1 Расчет погрешности входного  делителя

Относительная погрешность  коэффициента деления при изменении сопротивлений находится как

         (4.1.1)

где и .

Данная погрешность  устраняется с помощью подстроечного  резистора R₃ и её можно не учитывать.

4.2 Расчет погрешности аттенюатора

Относительная погрешность j-го звена определяется по формуле:

, (4.2.1)

где  – суммарная относительная погрешность резистора R_i;

 – суммарная относительная  погрешность резистора R_i+1;

δ_iр, δ_(i+1)р – относительная погрешность, возникающая в результате несовпадения расчетного и номинального значений соответственно резисторов R_iр, R_(i+1)р;

δ_iн, δ_(i+1)н – допускаемые отклонения номинальных сопротивлений резисторов R_iн, R_(i+1)н.

Абсолютные величины относительной погрешности, возникающей  в результате несовпадения расчетного и номинального значений резисторов R_i и R_i+1, находятся по формулам:

, (4.2.2)

, (4.2.3)

где  – абсолютное значение погрешности сопротивления R_i;

 – абсолютное значение погрешности сопротивления R_i+1;

R_iр, R_(i+1)р – расчетные значения сопротивлений резисторов R_i, R_i+1;

R_iн, R_(i+1)н – номинальные значения сопротивлений резисторов R_i, R_i+1.

Определим суммарные  погрешности резисторов:

, 

, 

. 

Погрешность аттенюатора равна:

. 

4.3 Расчет погрешности усилителя переменного напряжения

Будет определяться характеристиками OPA177EZ

Погрешность, обусловленная нестабильностью  ОУ:

 ;  K_min = 10⁶

%

Погрешность, обусловленная  непостоянством сопротивления резисторов:

Погрешность от разности входных токов  :

4.4 Расчет погрешности усилителя постоянного тока

Будет определяться характеристиками OPA177EZ

Погрешность, обусловленная нестабильностью ОУ:

;  K_min = 10⁶

%

 

Погрешность, обусловленная  непостоянством сопротивления резисторов:

 

Погрешность от разности входных токов  :

 

Погрешность напряжения смещения

.

4.5 Погрешность модулятора

 

Если модулятор предназначен для использования в приборах с большим пределом измерения, то считается приемлемым, когда напряжение смещения не превышает значения порогового сигнала для устройства. Модулятор для микровольтметра с пределом измерения 10 мкВ в лучшем случае может иметь отношение смещения нуля к пороговому сигналу, равное 3. При этом значение погрешности, обусловленное только смещением нуля, оказывается равным 0,8%.

4.6 Погрешность демодулятора

Согласно справочным данным основная погрешность мостового  демодулятора в пределах от 0 -50 мкВ cоставляет не более 1%, а в остальных диапазонах 0,5%.

4.7 Расчет основной погрешности прибора

Основная погрешность прибора вычисляется по формуле:

 

 

 

                           

                               5 Выводы по результатам проектирования

В данном курсовом проекте был разработан электронный микровольтметр постоянного тока на МДМ- структуре, удовлетворяющий следующим требованиям технического задания:

1. Диапазон измерения: 100 мкВ – 100 В;
2. Входное сопротивление: не менее 30 МОм;
3. Основная погрешность: 1.02 %.
4. Рабочий диапазон температур: 10 - 45 ˚С;
5. Напряжение питания: 220 В ± 10 %.

 

 

Список литературы

 

1. Аналоговые измерительные устройства: Учебное пособие / В.Г. Гусев, А.М. Мулик; Уфимск. гос. авиац. техн. у-нт. Уфа, 1996.
2. Гусев В.Г., Мулик А.В. Проектирование электронных аналоговых измерительных устройств. – Уфа, 1990 г.
3. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. – Л.: Энергоатомиздат, 1988 г.
4. Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник / В.А. Аронов, А.В. Баюков, А.А. Зайцев и др. – М.: Энергоатомиздат, 1982 г.
5. Полупроводниковые приборы: Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы. Справочник / А.В. Баюков, А.Б. Гитцевич, А.А. Зайцев и др. – М.: Энергоатомиздат, 1983 г.
6. А.И. Аксенов, А.В. Нефедов. Резисторы, конденсаторы, провода, припои, флюсы. Справочное пособие. – М.: “Солон-Р”, 2000 г.
7. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. – М.: Издательство стандартов, 1992 г.
8. Калинчук Б.А., Пичугин О.А. Модуляторы малых сигналов.- 2-е изд., перераб. И доп.- Л.: Энергия. Ленингр. Отд-ние, 1980.- 200с.

 

Приложение А

 

Справочные данные ОУ OPA177EZ

Микросхема OPA177EZ представляет собой прецизионный, малошумящий операционный усилитель.

Параметры операционного  усилителя OPA177EZ:

 

Номинальное напряжение питания                                   ±3.. ±22 В ±10 %

Напряжение смещения нуля при U_П = ±15 В,                     0,004 мВ

Средний входной ток  при U_П = ±15 В,                                       £ 1,2 нА

Разность входных токов при U_П = ±15 В,                                £30 нА

Коэффициент ослабления синфазных входных

     напряжений  при U_П = ±15 В                                                 122 дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

                                              Приложение Б