2.2. Расчет источников опорного напряжения

1. Выбор значений опорных напряжений для усилителя ad1.2 и компараторов ad3

Компараторы AD3.1 AD3.2 (Рис. 2) предназначены для переключения своего выходного напряжения при достижении входным сигналом определенного уровня.

В соответствии с рекомендациями фирмы C&K System выберем следующие значения опорных напряжений (Рис. 2 и 5).

U_оп2=(2/3)E₀; U_оп3=(1/3)E₀;

где E₀=5 В – напряжение питания второго усилителя.

В режиме покоя напряжение U_XN2 будет равно

Так как коэффициент усиления каскада AD1.2 по постоянному току равен единице, то U_оп1= U_xn2 : 1 = E_o /2.

Для того, чтобы контакты реле в режиме НОРМА были замкнуты, необходимо чтобы U_{11 AD3.3} было меньше U_{10 AD3.3} , то есть нужно, чтобы выполнялось следующее условие U_{11 AD3.3} = Е/2, где Е – напряжение питания предыдущего устройства. Используя ранее полученные опорные напряжения, возьмём

U_оп4 =3,3 В

U_оп2 = 2E_o /3 B.

180

2. Расчет резистивного делителя r8-r11 источника опорных напряжений

На выходе стабилизатора AD2 имеется стабильное напряжение 5 В. Для получения стабильного опорного напряжения задаемся током I₀ делителя R8-R11 в несколько десятков раз больше суммы входных токов AD3.1, AD3.2, AD3.4, AD1.2. Возьмем I₀=0,1мА. Схема источника опорного напряжения приведена на рис. 8.

Рис.8

В соответствии со схемой рис. 8 и рассчитанными ранее значениями U_оп1, U_оп2, U_оп3 находим значения сопротивлений R8-R11

2.3. Расчет параметров полосовых усилителей и их основных

элементов

2.3.1. Расчет коэффициента усиления эквивалентного усилителя kэкв, состоящего из двух полосовых усилителей; расчёт коэффициентов усиления первого и второго усилителя

Расчетное значение k_{экв р} (рис.2) определяется на основании рассчитанного значения амплитуды U_{пир min} при удалении нарушителя на

181

максимально заданное расстояние (в конкретном случае для каждой бригады под U_{пир min} понимается U_{m имит} согласно п.2.1. и таблицы 1; это сделано для того, чтобы у бригад не были идентичные расчеты и результаты), коэффициента преобразования VT1 и максимального значения переменного напряжения на выходе второго усилителя U_{m max} .

Максимальное значение амплитуды переменного сигнала на входе компараторов U_{m max} определяется ограничениями по амплитуде снизу и сверху выходного сигнала каскада AD1.2.

при К_VT1=1

К_{экв.р =} U_{m max} / U_{пир min} =

При изменении климатических условий, загрязнения оптики полезный сигнал может значительно уменьшиться. Поэтому возьмём коэффициент запаса 5, то есть возьмём К_экв в 5 раз больше расчётного: К_экв = 5 К_экв.р .

Для обеспечения большей крутизны спада АЧХ каскад усиления строится на основе двух полосовых усилителей. Выбрав одинаковые коэффициенты усиления, получим

где , - коэффициенты усиления полосовых усилителей AD1.1 и AD1.2.

2.3.2. Расчет нижней f_н^* и верхней f_в^* частоты пропускания эквивалентного усилителя, расчет его полосы пропускания _экв; расчёт нижней f_н и верхней f_в частот пропускания каждого усилителя

Значение минимальной f_MIN и максимальной f_MAX частот входного сигнала расcчитаны в п. 2.1.2

182

; ;

При минимальной и максимальной частотах сигнала коэффициент усиления эквивалентного усилителя должен не очень значительно отличаться от коэффициента усиления в области средних частот (Рис. 9)

k_экв

0.7|k|

f_н^* f_MIN f_MAX f_в^* f

Рис. 9

Оценим погрешность эквивалентного усилителя в области верхних частот , считая его инерционным звеном 1-го порядка

где ; - максимальная круговая рабочая

частота усилителя, на которой нормирована погрешность;

- верхняя круговая частота полосы пропускания усилителя, когда .

В зависимости от выбранного значения (в соответствии с вышеприведённой формулой) получаются разные соотношения между и . Их значения приведены в табл. 1.

183

Таблица 2

	30 %	10 %	5 %	1 %
	1	2,08	3,0	7,14

Выберем , тогда олжна быть в три раза выше .

Если вместо одного усилителя взять два усилителя с одинаковыми полосами пропускания, то верхняя частота каждого усилителя должна быть , где n – количество идентичных инерционных каскадов.

При n=2 верхняя частота полосы пропускания эквивалентного усилителя д

Аналогичным образом, можно рассчитать значение полосы пропускания каждого усилителя

Полоса пропускания каждого полосового усилителя будет равна

2.3.3. Расчет элементов 1-го полосового усилителя при R4=1Мом

Коэффициент усиления каскада AD1.1 в области средних частот определяется согласно п 2.3.1 по формуле

С другой стороны согласно принципиальной схемы рис. 2, рис.12

Тогда

Значение С4 и С6 определяются на основании ранее вычисленных

(п 2.3.2.) значений и

184

С другой стороны для фильтров высокой и низкой частоты значения частоты и , (когда коэффициент преобразования уменьшается в 1,4 раза по отношению к средним частотам) определяются по формулам

Таким образом, ;

2.3.4. Расчет элементов 2-го полосового усилителя при R7=R4

Расчет производится аналогично расчёту первого полосового усилителя. Так как коэффициенты усиления и усилителей выбраны одинаковыми, то .