2.3. Анализ согласующих цепей

Согласующая цепь может быть выполнена по схеме прямого преобразования или по схеме уравновешивающего преобразования.

Цепи прямого преобразования выполняют путём последовательного включения усилителя между измеряемым сигналом и выходным измерительным механизмом. Но усилители имеют нестабильные коэффициенты усиления, и поэтому включение по схеме прямого преобразования вызывает большие погрешности.

Для повышения точности преобразования усилители снабжают цепью обратной связи. Получают схему уравновешивающего преобразования. В качестве цепи обратной связи используют высокоточные делители напряжения.

Рис. 16. Согласующая цепь с обратной связью; U_вх и U_вых – входное и выходное напряжения согласующей цепи; U_ос – напряжение обратной связи; R_ос1 и R_ос2 – сопротивления резисторов обратной связи

2.3.1. Расчёт согласующей цепи для последовательной цепи

Коэффициент передачи согласующей цепи определяется по уровню выходного напряжения цепи предварительного преобразования и верхнему пределу измерения измерительного механизма:

Требуемый коэффициент обратной связи определяется по формуле выходного напряжения усилителя и заданному коэффициенту усиления:

отсюда

Сопротивление резисторов обратной связи определяется по допустимому выходному току усилителя и току измерительного механизма:

Отношение сопротивлений обратной связи:

, отсюда

Общая погрешность устройства находится по формуле:

погрешность измерительного механизма принимаем равной классу точности:

Тогда максимально допустимая погрешность согласующей цепи:

Погрешность цепи обратной связи определяется из формулы для погрешности согласующей цепи:

отсюда

Найдём допустимые погрешности резисторов цепи обратной связи. Примем их равными:

отсюда

Принимаем погрешность равной ближайшему меньшему стандартному значению:

Тогда погрешность обратной связи равна:

Погрешность согласующей цепи:

Общая погрешность устройства:

что меньше допустимой погрешности в

Проверим, не переходит ли согласующая цепь в колебательный режим работы. Для этого найдём оптимальное и реальное значение глубины уравновешивания.

Так как то цепь не переходит в колебательный режим работы.

Теперь найдём показания прибора.

Максимальное показание для всех схем равно пределу измерений – это 15 В и 150 делений, потому что именно для предела измерений мы находили коэффициент передачи согласующей цепи. Чтобы найти минимальное напряжение выхода согласующей цепи, надо умножить минимальное напряжение выхода ЦПП на коэффициент передачи согласующей цепи:

Минимальное показание прибора:

Примерное положение стрелки при минимальном и максимальном значениях измеряемой величины показано на рисунке 17.

Рис. 17. Примерное положение стрелки шкалы прибора при минимальном и максимальном значениях измеряемой величины при использовании последовательной измерительной цепи и согласующей цепи

Видно, что используется довольно большой участок шкалы (более 63 делений из 150) в её правой части. Значит, последовательная измерительная цепь с применением согласующей цепи подходит для контроля изменения заданной неэлектрической величины.

Чувствительность устройства к изменению сопротивления преобразователя – это отношение числа используемых делений к интервалу изменения сопротивления преобразователя: