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

Преобразователь двоичного кода
Логические элементы (узлы) предназначены для выполнения различных логических (функциональных) операций над дискретными сигналами при двоичном коде их предст ...

Усилитель низкой частоты для наушников
За последние 100 лет, значительные изменения во многих областях науки и техники обусловлены быстрым развитием электроники. На сегодняшний день невозможно на ...

Автомат для кормления аквариумных рыб
Автомат для кормления аквариумных рыб - устройство предназначенное для автоматического сброса корма для рыб в аквариум. Цель курсового проекта - разработка конструкции и ...