Задача 3
Определить требования к усилителю напряжения, включенному между источником аналогового сигнала (рис.) и аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Рассчитать параметры внешних элементов.
Рис.. Применение усилителя для подключения источника слабого сигнала к АЦП
Исходные данные включают в себя:
-
действующее напряжение источника сигнала UГ;
-
внутреннее сопротивление источника сигнала RГ;
-
пик-фактор сигнала KП;
-
полосу частот сигнала fН…fВ;
-
коэффициенты частотных искажений на нижней и верхней частотах MН, MВ;
и параметры АЦП:
-
опорное напряжение UОП;
-
разрядность n;
-
код напряжения покоя N0;
-
входное сопротивление АЦП RВХАЦП;
-
входная емкость АЦП CВХАЦП;
-
напряжение питания АЦП EАЦП;
-
частоту дискретизации fД.
Необходимо определить требуемые параметры усилителя:
-
коэффициент усиления по напряжению K;
-
минимальное напряжение питания усилителя EУСМИН;
-
входное и выходное сопротивления RВХУС, RВЫХУС;
а также параметры элементов внешних цепей:
-
сопротивления резисторов цепи смещения R1, R2;
-
емкости разделительных конденсаторов CР1, CР2;
-
сопротивление RФНЧ и емкость CФНЧ фильтра низких частот.
Технические условия, заданные повариантно, приведены в табл. .
Общими для расчета
всех вариантов являются значения
коэффициентов частотных искажений
.
Таблица
Исходные данные для задачи 3
|
Вариант |
UГ, мВ |
RГ, Ом |
KП |
fН, Гц |
fВ, кГц |
UОП, В |
n |
N0 |
RВХАЦП, МОм |
CВХАЦП, пФ |
EАЦП, В |
fД, кГц |
|
1 |
10 |
1000 |
1,5 |
20 |
20 |
5 |
12 |
1024 |
1 |
50 |
5 |
88 |
|
2 |
50 |
200 |
1,8 |
50 |
7 |
4,1 |
12 |
2048 |
1 |
60 |
5 |
40 |
|
3 |
20 |
600 |
2,5 |
100 |
12 |
5 |
10 |
200 |
0,5 |
20 |
5 |
100 |
|
4 |
7 |
5000 |
2,2 |
3 |
0,5 |
3,3 |
12 |
2048 |
3 |
100 |
3,3 |
8 |
|
5 |
150 |
100 |
1,5 |
1000 |
50 |
5 |
8 |
128 |
0,3 |
15 |
5 |
500 |
|
6 |
10 |
500 |
2,1 |
30 |
3 |
5 |
10 |
256 |
1 |
60 |
5 |
44 |
|
7 |
15 |
2000 |
2,5 |
0,1 |
0,01 |
5 |
16 |
32768 |
3 |
70 |
5 |
1 |
|
8 |
120 |
10000 |
3 |
30 |
30 |
3,3 |
8 |
128 |
1 |
20 |
3,3 |
200 |
|
9 |
50 |
30 |
1,5 |
40 |
10 |
5 |
10 |
512 |
3 |
50 |
5 |
80 |
|
10 |
200 |
600 |
2,5 |
300 |
3,4 |
3,3 |
10 |
512 |
3 |
40 |
3,3 |
32 |
|
11 |
10 |
500 |
2 |
10 |
30 |
5 |
10 |
512 |
1,5 |
75 |
5 |
88 |
|
12 |
50 |
300 |
2,7 |
50 |
7 |
5 |
10 |
512 |
1,5 |
150 |
5 |
40 |
|
13 |
40 |
600 |
2,5 |
150 |
12 |
2,7 |
12 |
2048 |
1 |
30 |
3,3 |
200 |
|
14 |
15 |
125 |
4,4 |
4 |
1 |
3,3 |
12 |
3072 |
3 |
150 |
3,3 |
8 |
|
15 |
150 |
150 |
1,5 |
500 |
125 |
3 |
8 |
64 |
0,75 |
40 |
3 |
250 |
|
16 |
25 |
500 |
1,5 |
45 |
3 |
3,3 |
8 |
128 |
2,5 |
120 |
3,3 |
44 |
|
17 |
30 |
4000 |
5 |
15 |
2 |
5 |
12 |
3072 |
3 |
140 |
5 |
10 |
|
18 |
140 |
200 |
4 |
60 |
45 |
3,3 |
12 |
1024 |
1,5 |
10 |
5 |
300 |
|
19 |
125 |
60 |
1,5 |
20 |
20 |
3,3 |
8 |
64 |
4,5 |
75 |
3,3 |
80 |
|
20 |
100 |
900 |
5 |
300 |
8 |
5 |
8 |
64 |
6 |
80 |
5 |
16 |
|
21 |
5 |
500 |
3 |
50 |
40 |
5 |
12 |
1024 |
1,5 |
100 |
5 |
132 |
|
22 |
50 |
100 |
4,5 |
100 |
3,5 |
3,3 |
10 |
512 |
0,5 |
120 |
3,3 |
60 |
|
23 |
10 |
1500 |
5 |
200 |
12 |
5 |
10 |
512 |
0,5 |
20 |
5 |
200 |
|
24 |
10 |
5000 |
2,2 |
7 |
1 |
5 |
8 |
128 |
5 |
100 |
5 |
4 |
|
25 |
300 |
200 |
1,5 |
100 |
75 |
3,3 |
12 |
2048 |
1 |
40 |
5 |
500 |
|
26 |
20 |
1000 |
3,2 |
30 |
6 |
3,3 |
10 |
256 |
0,5 |
120 |
3,3 |
66 |
|
27 |
40 |
4000 |
5 |
2 |
1 |
2,7 |
8 |
192 |
1,5 |
70 |
2,7 |
15 |
|
28 |
180 |
250 |
1,5 |
60 |
30 |
3,3 |
8 |
192 |
1,5 |
30 |
3,3 |
400 |
|
29 |
100 |
60 |
3 |
80 |
20 |
5 |
8 |
128 |
10 |
75 |
5 |
160 |
|
30 |
200 |
600 |
1,5 |
450 |
6,8 |
5 |
8 |
128 |
3 |
60 |
5 |
32 |