Масштабирующие преобразователи тока и напряжения на операционных усилителях - раздел Образование, Основы проектирования
...
На входе прибора обычно включают измерительный преобразователь, осуществляющий преобразование измеряемой аналоговой величины в цифровой сигнал. В качестве вых сигнала выбирают напряжение постоянного тока в пределах 5…10 В.
Операционный усилитель включенный по схеме инвертора:
Существует понятие идеального Операционного усилителя, у которого входные токи 
, сопротивления 
, Ky высок. Коэффициент усиления с разомкнутой обратной связью равен бесконечности.
В этих условиях ток источника сигнал 
не может протекать по входным цепям ОС. Таким образом этот ток будет протекать только по резистору обратной связи.
В этом случае на Rос создается напряжение:
.
При этом: 
.
Коэффициент обратной связи: 
.
Таким образом, для идеального операционного усилителя коэффициент усиления практически полностью определяется соотношением значений резисторов 
, при условии, что идеальный источник сигнала имеет Rc=0.
В реальных операционных усилителях погрешность инвертирующего усилителя определяется величинами Uсм0, а также Iвх+, Iвх1 и конечным значением K0.
С учетом этих факторов выходное напряжение инвертирующего усилителя равно:
.
Уменьшить погрешность усилителя можно за счет применения усилителя с меньшими входными токами и с большим коэффициентом усиления, а также за счет уменьшения сопротивлений R1, R2, Rос при обеспечении равенства:
.
Входное сопротивление инвертирующего ОУ практически равно R1, поэтому при проектировании измерителей тока R1 = Rвх. Измеряемый ток от источника тока протекает через резистор Rос и напряжение на выходе усилителя:
/
Нижний предел измеряемого тока ограничивается наличием тока смещения iсм-. При работе с источником тока Rc >> Rос, поэтому усиление по напряжению такой схемы равно:
,
т.е. погрешность из-за наличия напряжения смещения нуля мала.
При измерении малых токов сопротивление Rос должно быть достаточно велико и шумовые токи внести значительные погрешности в выходной сигнал. Поэтому обычно параллельно резистору Rос включают конденсатор, снижающий уровень высокочастотных шумов.
Для построения цифровых вольтметров часто применяется неинвертирующее включение операционного усилителя.
В этой схеме напряжение обратной связи Uос определяется как: 
.
Идеальный усилитель в этой схеме включения имеет коэффициент усиления по напряжению:
.
Входное сопротивление неинвертирующего усилителя достаточно велико: 
.
В большинстве случаев погрешности, вызванные сопротивлением источника сигнала, определяются не входным сопротивлением усилителя, а наличием входных токов iсм+ и iсм-, которые создают падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника сигнала. Для уменьшения влияния температурного дрейфа входных токов необходимо выбирать сопротивление резистора R3 = R1||R2.
Все темы данного раздела:
Этапы проектирования.
- составная часть любого из стадий проектирования, сводящуюся к выполнению проектных операций и процедур, относящихся к 1 аспекту или иерархическому уровню. Проектная процедура – формализова
Этапы проектирования.
- составная часть любого из стадий проектирования, сводящуюся к выполнению проектных операций и процедур, относящихся к 1 аспекту или иерархическому уровню. Проектная процедура – формализова
Цифровые преобразователи и приборы
В настоящее время широко применяются цифровые измерительные преобразователи (ЦИП), имеющие ряд преимуществ перед аналоговыми электроизмерительными приборами.
В отличие от аналоговых прибор
Структуры и алгоритмы функционирования измерительных систем
Измерительные системы предназначены для получения и выдачи измерительной информации о состоянии объекта, которое представляется физическими величинами (масса, геометрические размеры, линейные и угл
Многоточечные измерительные системы.
Для объектов, состояния которых представляются однотипными физическими величинами, например, деформация, возникающая на различных участках механизмов при воздействии на него статической нагрузки, в
Мультиплицированные измерительные системы.
В случае представления состояния объекта однотипными физическими величинами целесообразно получение и выдача измерительной информации, осуществляемые с помощью мультиплицированных ИС.
В по
Сканирующие измерительные системы.
Сканирующие измерительные системы предназначены для получения измерительной информации о состоянии поля физических величин.
Восприятие состояния поля осуществляется сканирующим (системным)
Системы автоматического контроля
При контроле устанавливается степень соответствия между состоянием объекта контроля и заданной нормой.
Контроль, при котором описания норм заданы в количественном виде с по
Датчик как цепь измерительных преобразователей
Одним из основных положений современной теории измерительных устройств является положение об измерительном преобразовании. В соответствии с ним измерение рассматривается как процесс приема и преобр
Фотоэлектрические преобразователи
Фотоэлектрическими называются такие преобразователи, у которых выходной сигнал изменяется в зависимости от светового потока, падающего на преобразователь. Фотоэлектрические преобразователи
Емкостные преобразователи
Емкостный преобразователь представляет собой конденсатор, емкость которого изменяется под действием измеряемой неэлектрической величины. В качестве емкостного преобразователя широк
Индуктивные преобразователи
Индуктивным называют такой преобразователь, который преобразует значение измеряемой (механической) величины в значение индуктивности. Он представляет собой катушку индуктив
Магнитоупругие преобразователи
Магнитоупругие преобразователи являются разновидностью электромагнитных преобразователей. Они основаны на явлении изменения магнитной проницаемости μ ферромагнитных тел в зависимости от возник
Функции преобразования электрических измерительных цепей датчиков
В параметрических датчиках для измерения неэлектрических величин наибольшее распространение получили две разновидности электрических цепей: цепь делителя напряжения и мостовая цепь,
Делитель напряжения с одним рабочим плечом
Пусть под действием измеряемой величины изменяется сопротивление z1.
При отсутствии измеряемой
Мостовая цепь с одним рабочим плечом
Пусть при отсутствии измеряемой величины мостовая цепь находится в равновесии, т. е. z1/z2 =
Мостовая цепь с четырьмя рабочими плечами
В этом случае, если под действием измеряемой величины сопротивления z1 и z4, увеличиваются на z1ε1 и z4ε4
Нормирующие преобразователи
На сегодняшний день одной из основных задач, решаемых электронными устройствами, является измерение различных физических величин. Основа любого электронного измерительного устройств
Измерительные преобразователи компенсационного типа
Отдельные звенья структурной схемы рис.1.1а могут представлять собой более простые ИП. С целью повышения точности некоторые из них охватывают ООС, т.е. выполняют по компенсационной схеме. Такие ИП
Измерительные преобразователи переменного тока
Широкое применение в цифровых измерительных приборах нашли методы измерения переменного тока и напряжения, основанные на линейном преобразовании среднего значения измеряемого сигнала в напряжение п
Типовые схемы построения измерительных преобразователей на основе операционных усилителей.
Широкое распространение дешевых микроэлектронных операционных усилителей с высокими метрологическими и эксплуатационными характеристиками вызвало создание новых типовых схем измерительных узлов, вы
Способы вывода кодированной
информации на цифровые индикаторы.
Индикатор является составным элементом. С его помощью осуществляется передача информации от прибора или системы к операт
Электролюминесцентные индикаторы
В электролюминесцентных индикаторах используется явление свечения при возбуждении его электрическим полем. Электролюминесцентные индикаторы состоят из 2 электродов, образующих плоский конденсатор м
Жидкокристаллические индикаторы.
Индикаторный элемент на жидком кристалле ( ЖК индикатор) состоит из 2 стеклянных пластин, имеющих на внутренних сторонах прозрачное поводящее покрытие, например из окиси олова. Полость между стекля
Полупроводниковые индикаторы.
Полупроводниковые индикаторы основаны на свойстве арсенид-фосфид-галлиевых диодов излучать свет при пропускании через них тока. Полупроводниковые индикаторы на светоизлучающих диодах (СИД) имеют не
Накопители информации
Накопитель информации — устройство записи, воспроизведения и хранения информации, а носитель информации — это предмет, на который производится запись информации (диск, лента, твердотельный носитель
Накопители на гибких дисках
Конструктивно дисковод состоит из механических и электронных узлов: рабочего двигателя, рабочей головки, шагового двигателя и управляющей электроники.
Рабочий двигатель
Накопители на жестких магнитных дисках
По сравнению с дискетами HDD обладают такими преимуществами: значительно большая емкость, (чтобы сохранить данные объемом 420 Мбайт, требуется один НDD или около 290 дискет 3.5"
Приводы СD-RОМ
СD-RОМ — компакт-диск (СD), предназначенный для хранения в цифровом виде предварительно записанной на него информации и считывания ее с помощью специального устройства, называемого СD-RОМ – driver,
Накопители на магнитной ленте
Накопители на магнитной ленте применяются в системах резервного копирования. Резервное копирование данных необходимо, если емкость используемого накопителя на жестких дисках невелик
Показатели качества приборов и систем
В процессе проектирования возникает потребность оценивать совершенство и эффективность приборов обобщенными показателями, сравнивать их с подобными показателями ранее разработанных конструкций, чет
Системный подход, как основа проектирования
Под проектированием – как известно – понимают комплекс работ по изысканиям, исследованиям, расчетам и конструированию, имеющих целью получения всей необходимой документации для созд
Выбор интерфейсов измерительных систем
Современное проектирование автоматических средств измерений и контроля широко использует системный подход, при котором любое достаточно сложное средство измерений (прибор, система) представляется к
Проектирование программного обеспечения измерительных систем
Без соответствующего программного обеспечения современные измерительные и другие системы, включающие ЭВМ или средства микропроцессорной техники работать не могут.
Существуют жесткие ограни
Нормируемые метрологические характеристики приборов и систем
Общие положения
Под метрологическим обеспечением ПиС понимается комплекс мер, направленных на достижение и поддержание в этих системах требуемой точности измерения (
Сертификация приборов и систем
Сертификация – форма осуществления органом по сертификации подтверждения соответствия объектов требованиям технических регламентов, положениям стандартов и условиям договоров.
Система серт
Физические величины и поля. Принципы
их преобразования.
Физическая величина – особенность, свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам (физическим системам, их состояни
Коды, используемые в ЦАП и АЦП.
В ЦАП и АЦП используют те же коды, что и в цифровых вычислительных машинах ЦВМ, поскольку они совместно работают в различных системах переработки информации. В основном это разновидности двоичного
Основные параметры ЦАП и АЦП.
ЦАП и АЦП являются сложными электронными устройствами с широкой областью применения, что требует большого числа параметров, необходимых для описания преобразователей и их возможностей.
Хар
АЦП импульсного преобразования.
Метод последовательного преобразования реализуется и в АЦП время – импульсного преобразования (АЦП с генератором линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН)). Принцип действия рассматриваемого АЦП осно
Требования предъявляемые к устройствам отображения и регистрации информации
В зависимости от условий работы, области применения и конкретного назначения систем отображения информации универсальными и специализированными; работающими в ускоренном, реальном и замедленном мас
Новости и инфо для студентов