Расчет инвертирующего усилителя
Измеряемый сигнал может иметь разную полярность напряжения, поэтому целесообразно аппаратным способом определить знак сигнала. Для этого в схеме используется компаратор DA6 типа 521CA5. Особенность данного компаратора является наличие стробирующего сигнала STB и два логических выхода: прямой и инвертирующий выходы.
Исходя из особенности работы компараторов, необходимо принять во внимание, что компаратор DA8 может правильно выполнять свои функции только про одно полярности сигнала на входе инвертора. Поэтому следует принять, что на вход инвертора подавать модуль измеряемого сигнала.
В схеме с помощью компаратора знака DA6, инвертирующего сумматора DA5 и транзисторов VT1 и VT2 реализуется схема определения знака и преобразование измеряемого сигнала в модуль его значения.
Инвертирующий сумматор DA5 с коэффициентом усиления 1 преобразуем знак измеряемого сигнала. Управляя транзисторами VT1 и VT2 подаем на вход интегратора неинвертированный или инвертированный сигнал. Управление транзисторами выполняется с помощью компаратора DA6, который определяет знак сигнала.
Таким образом, на входе интегратора, выполненного на операционном усилители DA7, будет всегда сигнал с одним и тем же знаком полярности.
Допустим сопротивления R13 и R16 – 10 кОм.
Расчет интегратора
Время измерения не более 0,5 с.
Максимальная частота счетчика – 3 МГц.
Предварительный расчет времени интегрирования
.
2. Расчет генератора тактовой частоты
Согласно рекомендациям производителя микросхемы КР1006ВИ1 принимаем емкость конденсатора С4=1 мкФ.
Выбираем конденсатор С4 типа К10–79–50 В-1 мкФ±5%.
Примем, что TИНТ=t1+t2=10-4 с; t1=t2=5×10-5 c.
Примем значение емкости конденсатора из ряда Е24 С2=4,7 нФ, тогда определим сопротивление R23
Принимаем значение сопротивления резистора из ряда Е24 R23=15 кОм.
Выбираем конденсатор С2 типа К10–79–50 В – 4,7 нФ±5%.
Тогда время t2
t2=0,693×R23×C2=0,693×15000×4,7×10-9=4,89×10-5 c
Определим время t1
t1=t-t2=10-5-4,89×10-5=5,11×10-5 c.
Определим сопротивление резистора R17
.
Принимаем значение сопротивления резистора из ряда Е24 R22=15 кОм.
Выбираем резисторы R22 и R23 типа P1–12–0,25–15кОм±5%.
Определим уточненное значение частоты
Таким образом, расчетное значение частоты соответствует заданным.
3. Расчет параметров и элементов интегратора
Уточненный период интегрирования
.
Допустим сопротивление резистора R19 = 10 кОм, тогда
.
Выбираем конденсатор С2 типа К10–79–50 В – 3,3 нФ±5%.
4. Расчет параметров и элементов компаратора
Напряжение срабатывания
Uп=0 В.
Выбираем резистор R21 типа P1–12–0,0625–20кОм±5%.
5. Расчет генератора тактовой частоты для индикации
Примем, что TИНТ=t1+t2=0,005 с; t1=t2=0,0025 c.
Примем значение емкости конденсатора из ряда Е24 С3=4,7 мкФ, тогда определим сопротивление R25
Принимаем значение сопротивления резистора из ряда Е24 R25=75 кОм.
Выбираем конденсатор С2 типа К10–79–50 В – 4,7 нФ±5%.
Тогда время t2
t1=0,693×R25×C3=0,693×75000×4,7×10-9=0,00244 c
Допустим, что полупериод t2=t1
t=t1+t2=0,00244+0,00244=0,00488 c.
Определим уточненное значение частоты
Выбираем резисторы R25 и R24 типа P1–12–0,25–75кОм±5%.
6. Расчет времязапускающей цепи
Для запуска всей схемы используется времязадающая цепь, которая формируют кратковременный сигнал сброса RESET. Примем длительность активного сигнала сброса T=5∙10-5 с.
Примем значение емкости конденсатора из ряда Е24 С6=4,7 нФ, тогда определим сопротивление R25
Принимаем значение сопротивления резистора из ряда Е24 R26=1,5 кОм.
Выбираем конденсатор С6 типа К10–79–50 В – 4,7 нФ±5%.