5.3 Инструментальный усилитель

Введение в схему инструментального усилителя (ИУ), обусловлено необходимостью, согласовать выходной сигнал коммутатора каналов(±10В, ±5В, ±2.5В, ±1.25В) с входным сигналом АЦП. Для этого между КК и АЦП установим ИУ с коэффициентом усиления равным “1”, “2”, “4”, “8” тем самым усилим входной сигнал до ±10В. Введение в схему ИУ обладающего очень большим входным сопротивлением позволяет нам достигнуть заданного техническим заданием значения входного напряжения всего устройства 10МОм.

Среди множества подобных устройств выберем ИУ AD622 фирмыAnalogDevices, так как он обладает широкой полосой пропускания, низкими шумами, малым потребляемым током, малой погрешностью коэффициента усиления, широким диапазоном рабочих температур и низким временем установления выходного сигнала, которое точно соответствует техническому заданию.

Основные параметры:

Напряжение питания: от ±2,6В до ±15В

Способ задания коэффициента усиления: резистор

, приG=2=50,5кОм

Диапазон коэффициента усиления: от 2 до 10000

Время установления: 10 мкс

Температурный диапазон: от -55 до 125 С

Максимальный потребляемый ток: 1,5 мА

Ширина полосы: 800Кгц (G=1)

Допуск на коэффициент усиления: 0,15%

Тип корпуса: DIP,SOIC

Сравнивая данную микросхему с похожим аналогом: AD620 видим, что потребляемый токAD620 составляет 1,3мА при времени установления 15мкс и допуске на коэффициент усиления 0,3%, следовательно по наиболее важному для нас показателю, а именно по времени установления данная схема проигрываетAD622, хотя и потребляет меньший ток.

5.4 Источник опорного напряжения

Наличие в разрабатываемом устройстве источника опорного напряжения (ИОН) обусловлено тем, что для работы АЦП необходим источник фиксированного с высокой точностью напряжения, значение которого зависит от применяемой микросхемы АЦП. Остановим свой выбор на микросхемеAD780 фирмыAnalogDevices, т.к. уровень её выходного напряжения соответствует уровню, который необходим АЦП (+2,5V), также данная схема обладает очень высокой точностью, широким диапазоном рабочих температур и в ней имеется возможность программировать значение выходного напряжения.

Основные параметры:

Программируемый выход: +2,5В или +3В (pin)

Точность выходного напряжения: ±0,04% (±1 мВ)

Температурный дрейф: 3ppm/C

Потребляемый ток: 1ма

Выходной ток: 10 мА

Тип корпуса: PDIP,SOIC

В качестве аналогов можно привести следующие схемы:

AD584, который обладает чуть более низкой точностью ±0,05% (±1,25 мВ) при прочих равных параметрах

ADR03, с низкой точностью ±0,1% (±2,3 мВ), но в более компактном корпусеTSOT-5

5.5 Стабилизатор напряжения

Стабилизатор напряжения необходим для того, чтобы улучшить качество напряжения питания микросхем измерительной части устройства, что в конечном итоге, приводит к увеличению точности. В данном устройстве будем использовать микросхемы 78L05 и 78L12, так как нам необходимо получить стабилизированное напряжение двух уровней: +5В и ±12В соответственно.

Основные параметры:

Минимальное входное напряжение: 7,8В (14,2В)

Максимальное входное напряжение: 30В

Выходное напряжение: 5В(12В)

Потребляемый ток: 5мА

Максимальный выходной ток: 100мА

Тип корпуса: TO-220