Расчет и выбор элементов входных цепей

Для защиты входов измерителя будем использовать варисторы, которые представляют собой полупроводниковые резисторы с симметричной ВАХ, подобной стабилитронам. Недостатком данного варианта реализации является необратимая деградация структуры варистора при поглощении энергии. Поэтому, предусмотрим во входных цепях измерителя плавкие предохранители, которые защитят последующие узлы схемы в случае, когда израсходовав ресурс варисторы будут представлять короткое замыкание в точке присоединения.

При выборе варистора необходимо учитывать, что значение рабочего напряжения на переменном токе должно быть больше заданной в ТЗ величины максимально возможного входного напряжения, а от максимальной поглощаемой энергии зависят его габариты.

Для сравнения было отобрано несколько моделей, и среди них выбрана наиболее подходящая: EPCOS SIOV-S20K550.

Рабочее напряжение для данного варистора составляет 550 В, что несколько ниже рассчитанного ранее значения максимально возможного входного напряжения, но это не столь существенно, так как последнее было выбрано с большим запасом.

Нормализатор входных сигналов

Схема нормализации входных сигналов представляет собой делитель напряжения на двух резисторах (см. рис. 3.1). Преимущество данной схемы в том, что она может иметь высокую точность, не требует дополнительных источников питания, имеет малые габариты.

Рис. 3.1. Делитель напряжения на двух резисторах

При выборе резисторов необходимо руководствоваться следующими положениями:

верхнее плечо делителя определяет входное сопротивление измерительного канала, которое, по условиям ТЗ, не может быть меньше 100 кОм;

резисторы, составляющие делитель, должны быть прецизионными, так как их точность напрямую сказывается на результатах измерений;

измеритель, по условиям ТЗ, предназначен для работы в широком диапазоне температур, а значит существенное влияние будет оказывать ТКС резисторов;

предельное рабочее напряжение делителя должно быть больше максимально возможного входного напряжения, которое, по условиям ТЗ, равно 561,7 В.

при условии, что предельное значение входного напряжения не превысит указанное, номинальная рассеиваемая мощность делителя может быть найдена по формуле:

Выбор типа и номиналов резисторов будет произведен при анализе вариантов ФНЧ и АЦП.

Фильтр низких частот

Анализ фильтров [5] показал, что наиболее предпочтительным вариантом реализации ФНЧ является активный четырехполюсный двухкаскадный фильтр Баттерворта по схеме Саллена-Кея, один из каскадов которого представлен на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Один из двух каскадов четырехполюсного фильтра Баттерворта

Выбранный фильтр обладает высокой степенью линейности, поэтому малые отклонения его времязадающих параметров практически не повлияют на вид передаточной функции в полосе пропускания.

Обратим внимание на способ сопряжения делителя и фильтра. Если делитель подключить на входе фильтра вместо резистора R3, так, что R1 || R2 = R3, то полученная схема не изменит своих фильтрующих характеристик, но приобретет свойства делителя. К тому же, это приведет к исключению влияния погрешности взаимодействия между делителем и фильтром.

Интересное из раздела

Построение телефонной сети малого предприятия на программной АТС Asterisc
В настоящее время телекоммуникационные технологии находятся на столь высоком уровне развития, что внедряются абсолютно в любые устройства, начи ...

Расчет системы электропитания и ее элементов
Цель работы: составить по заданным условиям задания один из вариантов системы электропитания с расчетом и выбором ее элементов. Электропитание любой сис ...

Расчет спектральных характеристик сигналов и каналов связи
На современном этапе развития перед железнодорожным транспортом стоят задачи по увеличению пропускной и провозной способности, грузовых и пассажирских перев ...