2.2. Технические требования к преобразователю следующие:

• Преобразователь должен формировать выходной сигнал в виде прямоугольных импульсов из входного синусоподобного сигнала датчика чисел оборотов.

• Амплитуда входного сигнала – от 30 до 600 мВ.

• Соотношение сигнал/ помеха при малых амплитудах – не более 3.

• Полоса частот входного сигнала – от 20 до 1400Гц.

• Внутреннее сопротивление обмотки датчика – 7 кОм.

• Допустимо увеличение порога срабатывания преобразователя с ростом частоты входного сигнала пропорционально увеличению амплитуды входного сигнала.

• Выходной сигнал преобразователя – прямоугольные импульсы положительной полярности амплитудой 9В с крутизной переднего фронта не более 10 мкс на нагрузке R_Н = 100 кОм, С_Н = 2000 пФ.

2.3. При разработке схемы преобразователя необходимо обеспечить его помехоустойчивость, согласование входного сопротивления с выходным сопротивлением датчика и формирование выходных прямоугольных импульсов. Рекомендуемая схема преобразователя изображена на рис. 1 (студент вправе использовать любую другую). На схеме не показаны линии питания микросхем.

На операционном усилителе А1 собран формирователь прямоугольных импульсов с фиксированным порогом срабатывания. Расчет сводится к выбору сопротивления R3 (обычно это сопротивление от 100 кОм до 1 МОм) и расчету сопротивления R2 по формуле:

где U_ПОР – выбранное значение напряжения порога срабатывания формирователя импульсов; U_П – амплитудное значение импульсов на выходе микросхемы А1 (можно принять ± 9В). Сопротивление R4 – внутренняя нагрузка преобразователя порядка 100 кОм.

Назначение второго операционного усилителя А2 и диода А3 – формирование выходного сигнала положительной полярности и усиление его по мощности.

R3

R2

А2

R1

А1

Вход

R4

А3

Рис.1. Принципиальная схема преобразователя

2.4. Расчет схемы преобразователя ведется в следующей последовательности.

1. Второй каскад преобразователя (на операционном усилителе А2) не требует расчета, поскольку является повторителем положительной части входного напряжения (отрицательная часть отсекается диодом А3). Единственное условие для нормальной работы каскада – напряжение по форме и амплитуде положительной части входного сигнала должно соответствовать заданным требованиям к выходному сигналу преобразователя.

2.4.2. В первом каскаде определяются значения сопротивлений R2 и R3, задающих порог срабатывания каскада. По заданию (см. п. 2.2) минимальный уровень полезного сигнала равен 30 мВ, а соотношение сигнал/помеха при таком сигнале равен 3, следовательно амплитуда помех не превышает 10мВ. Значит, порог срабатывания первого каскада не должен быть ниже 10мВ и не может быть выше амплитуды полезного сигнала (30мВ). Логично принять напряжение порога U_ПОР = 20мВ. Далее, задаваясь величиной сопротивления R3, рассчитывают сопротивление R2 как это указано в п. 2.3.

3. Значение сопротивления R1 выбирается из соображения согласования внутреннего сопротивления генераторного датчика с последующим преобразователем; при указанном значении внутреннего сопротивления датчика целесообразно принять R1=10кОм.