Расчет калибратора

Калибратор предназначен для генерации фиксированных по амплитуде и частоте прямоугольных импульсов (сигнала-эталона) и используется для проверки работоспособности осциллографа и его предэксплуатационной настройки. Калибратор построен на ОУ с кварцевой стабилизацией частоты. Требования, предъявляемые к данному устройству, заключаются в высокой стабильности собственных параметров. Длительность и амплитуда генерируемых импульсов должны лежать в пределах соответствующих значений входного сигнала согласно ТЗ, а именно Uвх=10¸100 мВ и tи.вх=10¸100 мкс. Сформулируем требования, предъявляемые к калибратору, которые определены исходя из усредненных параметров входных исследуемых сигналов:

длительность импульсов: tимп=50 мкс;

скважность: q=2;

период повторения: T=120 мкс;

частота колебаний: f=8 кГц;

амплитуда импульсов: Uвых=2.5 В;

Схема калибратора приведена на рисунке 10.

Из рисунка 10 видно, что калибратор представляет из себя АМВ на ОУ AD8055ART с кварцевой стабилизацией частоты. Параметры ОУ приведены в Приложении 1. Для реализации калибратора необходим кварцевый резонатор с частотой f=8 кГц.

Зададим ток заряда и разряда емкости равным IC=4 мА, выходной ток ОУ IвыхОУ=10 мА, входной ток УВО IвхУВО=1 мА. Тогда ток делителя в цепи ПОС можно рассчитать по формуле:

, (11.1)

откуда получаем Iдел=5 мА.

Рассчитаем сопротивления в цепи делителя R55 и R56. Напряжение, снимаемое с резистора R56, равно пороговому. Напряжение питания ОУ ±5 В. Максимальный размах выходного напряжения равен Uвых=±3,1 В. Примем максимальное напряжение на времязадающей емкости равным 1 В. Тогда пороговые напряжения будут равны Uпор=±1 В. С учетом сказанного рассчитаем сопротивления по формулам:

, (11.2)

, (11.3)

Расчет дает следующие значения сопротивлений R55=430 Ом, R56=200 Ом.

Рассчитаем сопротивление в цепи заряда конденсатора С:

. (11.4)

Из формулы (11.4) получаем значение сопротивления в цепи заряда конденсатора R53=750 Ом.

Скважность генерируемых импульсов была выбрана равной q=2, т.к. это обеспечивает равную длительность положительных и отрицательных импульсов. Именно поэтому нет необходимости разделять цепь заряда и разряда емкости.

. (10.5)

Согласно исходным данным tимп=100 мкс. Из (10.5) получаем C21=200 нФ. Для подстройки частоты кварцевого резонатора в цепь ПОС необходимо включить переменную емкость C22=15 пФ.

Максимальный ток инвертирующего входа ОУ равен I-вх=1 мкА. Для развязки неинвертирующего входа по постоянному току в цепь ПОС необходимо поставить сопротивление R54=100 кОм. Тогда напряжение на неинвертирующем входе равно U+вх=I-вх×R54=0,1 В.

Для стабилизации выходного напряжения обеих полярностей на выходе калибратора стоят два стабилитрона VD11 и VD12 серии BZX84C (см. Приложение 1) с напряжением стабилизации равным 2,5 В. Ограничивающее сопротивление R57 рассчитывается по формуле:

, (11.6)

где Uстаб - напряжение стабилизации (2,5 В);

Iстаб - ток стабилизации (2 мА).

Согласно формуле (10.6) R57=300 Ом. На выходе схемы калибратора мы имеем стабилизированный уровень выходного напряжения 2,5 В.

Расчет R58:

, (11.7)

, (11.8)

, (11.9)

Отсюда: кОм

Интересное из раздела

Взаимодействие сигналов контроля в сети NGSDH с трактами VC-12
Телекоммуникации всегда были одной из бурно развивающихся отраслей. С момента зарождения и до нашего времени, сети электросвязи прошли через целый ряд революц ...

20-разрядный аналого-цифровой преобразователь, изготовленный по технологии КМОП 0,9 пм
Традиционные конструкции аналого-цифровых преобразователей (АЦП) использовали параллельную архитектуру и биполярные технологии для получения 8-битного разрешени ...

Метрологические характеристики уровнемеров
Многообразие применяемых типов измерительных преобразователей, повышение требований к точности и надежности работы систем приводят к необходимости использов ...