3 Выбор и расчет элементов электрической схемы

1. Активно-емкостная цепь. Стабилизатор напряжения. Делитель напряжения

Активно-емкостная цепь является главной составляющей данного преобразователя, так как именно с нее снимаются показания. Конденсатор заряжается до напряжения U₀, после чего ключSWзакрывается, и напряжение за счет действия сопротивления цепи уменьшается. На вход компаратора, поступают два сигнала: уменьшающееся напряжение цепи и напряжение, равное _.В апериодическом затухающем процессе, интервал времени между началом процесса затухания, когда напряжение равноU₀, и моментом, когда напряжение уменьшается доU= , равен постоянной времени цепи τ. Постоянная времени активно-емкостной цепи равна

, (17)

Отсюда, вставляя в формулу значения τ и С(из технического задания), находим:

10⁹ ≤R ≤ 10¹⁰.

Для обеспечения времени τ ≤ 1 и емкости конденсатора 100пФ – 1000пФ целесообразно выбрать R = 10⁹Ом.

В данном проекте конденсатор заряжается постоянным напряжением. Поэтому необходимо устранить возможные пульсации поступающего напряжения от источника питания. Для этого воспользуемся стабилизатором, который будет обеспечивать поддержание с необходимой точностью требуемой величины постоянного напряжения на нагрузке в условиях изменения напряжения питающей сети и тока нагрузки.

Существует два типа стабилизаторов напряжения: параметрические и компенсационные. В первом типе стабилизаторов используется постоянство напряжения некоторых видов приборов при изменении протекающего через них тока. Из полупроводниковых приборов таким свойством обладает стабилитрон. Во втором типе стабилизаторов задачу стабилизации напряжения решают по компенсационному принципу, основанному на автоматическом регулировании напряжения, подводимого к нагрузке [7].

В данной работе простейшим стабилизатором напряжения служит обычный зенеровский диод-стабилитрон (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Параметрический стабилизатор напряжения

На одном из входов компаратора значение напряжения в е раз меньше U₀, на электрической схеме это реализуется с помощью делителя напряжения (рисунок 3.2) [8].

Рисунок 3.2 – Делитель напряжения

Сопротивления R1 и R2, в данном случае, связаны между собой соотношением [8]:

. (18)

Отсюда, принимая значение R2 = 100 кОм, получаем R1 = 172 кОм.

2. Компаратор

Компаратор выберем из требования быстродействия и погрешности. Он реализован на микросхеме К521СА3 (рисунок 3.3) и сравнивает входной сигнал с убывающим напряжением. Как только напряжения сравниваются, на выходе компаратора напряжение переключается в состояние низкого уровня. Технические характеристики приведены в таблице 2 [6].

Рисунок 3.3 – Микросхема компаратора К521СА3

Таблица 2 - Технические характеристики компаратора К521СА3

Время задержки распространения ∆tз, нс	200
Напряжение питания Uп, В	±15
Смещение нуля Uсм, мВ	не более 3
Потребляемый ток Iпот, мА	5

Исходя из [6] при напряжении смещения 3мВ ширина зоны неопределенности не превышает 5мВ, что удовлетворяет техническим требованиям (таблица 1). Она является составляющей погрешности аддитивного характера и ее значение равно 0,03%.