Обзор аналогового перемножителя сигналов. Разработка структурной схемы устройства и описание его работы. Разработка и расчет схемы электрической принципиальной, проектирование блока питания. Анализ погрешностей устройства и способов их уменьшения.
При низкой оригинальности работы "Разработка измерительного преобразователя, который представляет результаты в цифровом виде", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
В отличие от измерительного прибора, сигнал на выходе ИП (выходная величина) не поддается непосредственному восприятию наблюдателя. Измерительное преобразование одного и того же вида (например, температуры в механическое перемещение) может осуществляться различными ИП (ртутным термометром, биметаллическим элементом, термопарой с милливольтметром и т. п.). аналого-цифровой измерительный преобразователь - измерительный преобразователь, предназначенный для преобразования аналогового измерительного сигнала в цифровой код; цифроаналоговый измерительный преобразователь - измерительный преобразователь, предназначенный для преобразования числового кода в аналоговую величину. По месту в измерительной цепи: первичный измерительный преобразователь - измерительный преобразователь, на который непосредственно воздействует измеряемая физическая величина.Далее рассмотрим одну из микросхем, которая используется в курсовом проекте, а именно: Аналоговый перемножитель сигналов (АПС).Аналоговый перемножитель сигналов (АПС) в интегральном исполнении - универсальный элемент в ряду линейных схем, находящий широкое применение в устройствах аналоговой обработки и преобразования сигналов. Аналоговый перемножитель сигналов является вторым по массовости применения после ОУ универсальным функциональным элементом, используемым для обработки аналоговых сигналов. К операции умножения сводятся различные нелинейные и параметрические преобразования аналоговых сигналов, такие как модуляция, управление параметрами фильтров, усилителей, генераторов, вычисление и многие другие. Устройство, в котором выходная величина математически представляется произведением входных величин X и Y, в виде суммы постоянных и изменяющихся величин с постоянными коэффициентами, а также в виде функций таких сумм, реализует косвенное умножение. Устройство, в котором выходная величина изменяется пропорционально произведению входных величин X и Y, каждая из которых изменяется независимо под воздействием внешних факторов, реализует прямое умножение.К параболическим перемножителям (или иначе к перемножителям на квадраторах ) относятся такие схемы, в которых произведение XY образуется как сумма (разность) входных сигналов X и Y, возведенных в квадрат. Известны различные формулы параболических АПС, например двухчленные: Или и трехчленные: Или Т.к. при технической реализации этих уравнений конечная точность АПС в основном определяется точностью квадраторов, то наибольшее применение нашли двухчленные параболические АПС. В настоящее время члены содержащие квадраты переменных, получают при помощи диодных функциональных преобразователей, работающих в режиме кусочно-линейной аппроксимации. Недостатки: реализующие схемы достаточно сложны и имеют высокую себестоимость; велика погрешность при малых сигналах; высокие требования к точности генераторов параболических функций; Достоинства: широкий динамический диапазон входных сигналов (60-80 дб.); высокая точность (приведенная погрешность не превышает 0.25%); хорошая температурная стабильность (температурная погрешность не превышает 0.01%/°C в случае интегрального исполнения);Наибольшее распространение получили перемножители построенные на дифференциальных транзисторных парах с перекрестными коллекторными связями. В основе этого метода лежит основное соотношение для транзисторной структуры: , Где Для коллекторных токов выполняется следующее соотношение: , Где тогда выражение для токов коллектора можно записать в виде: При этом выходное напряжение UZ определяется следующим образом: Разложим гиперболический тангенс th(x) в степенной ряд и возьмем 0 и 1 члены этого ряда: тогда получим: в случае если UX<< JT получаем: Таким образом, выходное напряжение UZ пропорционально произведению входного напряжения UX и тока IY. Если сделать ток IY пропорциональный напряжению UY, то мы имеем перемножитель двух сигналов. Т.е. для построения перемножителя необходимо иметь высокоточный преобразователь напряжение - ток.В преобразователе можно выделить два измерительных канала: канал измерения напряжения на резисторе Rx (блоки ДУ, ФЧВ, Ф) и канал измерения тока (блоки ВУ, В и Ф). Для работы ФЧВ необходимы управляющие импульсы, которые формируются из сигнала, пропорционального току, блоками УО (усилитель-ограничитель) и К (компаратор с положительной обратной связью). Фильтр нижних частот ФІ предназначен для выделения постоянной составляющей из сигнала после выпрямления для последующей подачи на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Сигнал с выхода выпрямителя подается на фильтр нижних частот ФІІ, предназначенный для выделения постоянной составляющей из сигнала после выпрямления для формирования опорного напряжения для АЦП. Таким образом, если на вход АЦП подать сигнал пропорциональный напряжению на резисторе, а в качестве опорного напряжения использовать сигнал пропорциональный току через резистор, то после деления на АЦП, выходной цифровой код будет пропорционален измеряемому сопротивлению.
План
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Аналитический обзор
1.1 Общие сведения
1.2 Основные методы перемножения сигналов
1.3 Аналоговые перемножители сигналов на дифференциальных транзисторных парах
2. Разработка структурной схемы устройства и описание работы его по структурной схеме
3. Разработка и расчет схемы электрической принципиальной
3.1 Разработка и расчет измерительного усилителя на AD620
3.2 Разработка и расчет фазочувствительного выпрямителя
3.3 Разработка и расчет фильтра нижних частот I-го порядка (I)
3.4 Расчет входного усилителя
3.5 Расчет прецизионного выпрямителя
3.6 Разработка и расчет фильтра нижних частот I-го порядка (II)
3.7 Разработка и расчет усилителя-ограничителя
3.8 Разработка и расчет компаратора с положительной обратной связью
3.9 Разработка и расчет АЦП
3.10 Расчет выходного преобразователя
4. Расчет блока питания
5. Анализ погрешностей устройства и способов их уменьшения
