OPPIS_KURS_MEDVEDEV_9587
.pdfСанкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет им. В.И. Ульянова (Ленина)
«ЛЭТИ»
кафедра ЛИНС
Пояснительная записка к курсовой работе
«Синтез преобразователя сигнала по его передаточной функции» по дисциплине «Основы проектирования приборов и систем»
Вариант №4
Выполнил Медведев Г.Н. Факультет ИБС Группа № 9587
Преподаватель Шевченко С.Ю.
Санкт-Петербург, 2022
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
Группа_9587___ Курс __4___ Студент ___ Медведев Г.Н.____________
(фамилия имя отчество)
Руководитель к.т.н., доцент каф. ЛИНС Шевченко С.Ю.
(звание, должность, фамилия и.о.)
1. Тема работы
Синтез преобразователя сигнала по его передаточной функции
2. Исходные данные к работе
( ) = ( 1 + 1)( 2 + 1)
= 50, 1 = 0,5 с, 2 = 0,04 с.( ) = − | |, √ = 0.1 , = 0,02 −1.
Допуски ± 5%, ± 5%..……
3. Содержание пояснительной записки работы и перечень
графического материала
Синтезировать схему преобразователя сигнала по передаточной функции;
Рассчитать предельную погрешность;
Определить дисперсию погрешности.
4. Дата выдачи задания: _________
Дата первой контрольной проверки: _________
Дата второй контрольной проверки: __________
Дата представления оформленной работы руководителю: _______
Дата защиты: _________
Руководитель |
Шевченко С.Ю. |
(подпись, дата)
Студент ………………………………………………………………….
(подпись, дата)
|
Содержание |
|
Введение................................................................................................................... |
4 |
|
1. |
Синтез схемы преобразователя сигнала по передаточной функции ............. |
5 |
2. |
Расчёт предельной погрешности ....................................................................... |
9 |
3.Определение дисперсии погрешности ............................................................. |
11 |
|
Заключение ............................................................................................................ |
18 |
|
Введение
Целью курсовой работы является синтез преобразователя сигнала по его передаточной функции. Для выполнения поставленной задачи будут использованы знания, полученные по нескольким усвоенным курсам, таким,
как «теоретические основы электротехники», «основы автоматического управления», «основы теории сигналов» и др. Также, будут изучены некоторые принципиальные схемы, позволяющие синтезировать преобразователь сигнала.
Медведев Г.Н. |
4 |
1. Синтез схемы преобразователя сигнала по передаточной функции
Нашу передаточную функцию можно представить как каскадное соединение трёх звеньев – одно идеальное интегрирующее звено и двух апериодических звеньев.
( ) = 1( ) 2( ) 3( ) = |
1 |
∙ |
1 |
|
∙ |
|
|
. |
|
|
1 + 1 |
2 |
+ 1 |
||||||
|
|
|
|
||||||
Рисунок 1 – Схема формирования нашей передаточной функции.
Идеальное интегрирующее звено (рисунок 2) имеет коэффициент передачи
11( ) = − 1 1 .
Пусть 1 = 1 МОм ( 24), тогда
1 = |
1 |
= |
1 |
= 1 мкФ ( 24). |
|
|
|||
|
1 ∙ 106 |
|||
|
1 |
|
|
|
Рисунок 2 – Идеальное интегрирующее звено
Медведев Г.Н. |
5 |
Первое апериодическое звено (рисунок 3) имеет коэффициент передачи
3⁄ 22( ) = − 3 2 + 1.
Пусть 3 = 1 МОм ( 24), тогда
|
3⁄ 2 = 1 → |
2 |
= 3 = 1 МОм ( 24). |
|||||
|
= |
→ |
= |
1 |
= |
0,5 |
= 0,51 нФ( 24). |
|
|
1 ∙ 106 |
|||||||
3 2 |
1 |
2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
Рисунок 3 – Первое апериодическое звено Второе апериодическое звено (сюда входит коэффициент усиления)
имеет коэффициент передачи
5⁄ 43( ) = 5 3 + 1.
Пусть 5 = 1 МОм ( 24), тогда
|
|
|
|
|
|
|
1 ∙ 106 |
|
||
|
⁄ |
= → |
= |
5 |
= |
|
= 20 кОм ( 24). |
|||
|
|
|||||||||
5 |
4 |
|
4 |
|
|
|
50 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
= |
→ |
= |
2 |
= |
0,04 |
= 39 нФ ( 24). |
|||
|
1 ∙ 106 |
|||||||||
|
5 3 |
2 |
3 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
||
Медведев Г.Н. |
6 |
Рисунок 4 – Второе апериодическое звено Поверим токи через ОУ, значения токов не должны превышать 1мА
= вх,вх
Где пусть вх1 = 1 мВ. Расчёт будем вести для частоты среза. По ЛАЧХ
(рисунок 5) 0 = 9,585 рад/с
Идеально интегрирующее звено
вх1
1 = вх1,вх1 = 1 = 1 МОм.
1 ∙ 10−31 = 1 ∙ 106 = 1 нА.
Первое апериодическое звено
вх2 = 2 = 1 МОм.
1вх2 = | 1( 9,585)| вх1 = | 9,585| ∙ 1 ∙ 10−3 = 0,104 мВ.
2 = 0,104 ∙ 10−3 = 0,104 нА 1 ∙ 106
Второе апериодическое звено
вх3
3 = вх3,вх3 = 4 = 20 кОм.
50вх3 = | 2( 9,585)| вх2 = | 0,5 ∙ 9,585 + 1| ∙ 0,104 ∙ 10−3 = 21 мкВ.
Медведев Г.Н. |
7 |
3 = |
0,021 ∙ 10−3 |
= 1,05 нА. |
|
20 ∙ 103 |
|||
|
|
50вых3 = | 3( 9,585)| вх3 = | 9,585 ∙ 0,04 + 1| ∙ 21 ∙ 10−6 =
= 46.835 ∙ 21 ∙ 10−6 = 0.984 мВ
Токи не превышают заданного значения. Следовательно, номиналы выбраны верно.
По рассчитанным токам можно выбрать операционный усилитель К140УД1А, параметры которого представлены в таблице 1.
Таблица 1
Uпит., |
Iп, |
Uсм, |
I1, |
VU, |
±U2m |
|
В/мк |
max, |
|||||
В |
мА |
мВ |
мкА |
|||
с |
В |
|||||
|
|
|
|
|||
±5 |
6 |
7 |
5 |
0,2 |
2,8 |
Обозначения, принятые в таблице:
Uпит. - напряжение питания
Iп - потребляемый ток
Uсм - напряжение смещения "нуля"
I1 - входной ток
VU - скорость увеличения выходного напряжения
±U2m max - наибольшая амплитуда выходного напряжения
Медведев Г.Н. |
8 |
2. Расчёт предельной погрешности
Предельная абсолютная погрешность
∆=∑ | ∆ |,
=1
где ∆ – изменение номиналов.
Медведев Г.Н. |
9 |
Учитывая малость отдельных составляющих, предельную относительную
погрешность часто получают по следующей формуле:
= ∑ |∆ |
=1
Медведев Г.Н. |
10 |