Расчет интегрирующего преобразователя "напряжение – частота" на базе КР1108ПП1.

Интегрирующие преобразователи "напряжение – частота" Преобразователи напряжение – частота с заданной длительностью одного такта позволяют полу¬чить относительно высокую точность преобразования при достаточно простой реализации. Отечественная промышленность выпускает такие ПНЧ типа КР1108ПП1. Упрощенная функциональная схема этого ПНЧ показана на рисунке 1. ПНЧ включа¬ет в себя ОУ А1, два компаратора А2, A3, SR-триггер, два источника стабильных токов I1 и I2, два аналоговых переключателя S1 и S2, источник опорного напряжения UR, логическую ячейку И и выходной транзистор T1. Для построения ПНЧ микросхему КР1108ПП1 следует дополнить двумя конденсаторами С1, C2 и двумя резис¬торами R1, R2. Элементы R1, C1, A1 образуют интегра¬тор. Компараторы А2, A3, триггер, ключ S2, конденса¬тор С2 и источник тока I2 входят в состав одновибра¬тора. Работает ПНЧ следующим образом. Под действием положительного входного сигнала UBX напряжение на выходе интегратора (А1) уменьшается. Триггер при этом находится в состоянии «нуль», ключи S1, S2 находятся в состоянии, показанном на схеме 1. Ток I2 нагружа¬ет A1, не влияя на его выходное напряжение. Ток I2 че¬рез ключ S2 идет на землю. Когда напряжение на вы¬ходе А1 уменьшится до нуля, срабатывает компаратор А2 и переводит триггер в единицу, запуская тем самым одновибратор. При этом ключ S2 размыкается и под влиянием тока I2 начинает уменьшаться напряжение на конденсаторе С2. Когда это напряжение достигнет уров¬ня UR, срабатывает компаратор A3 и триггер снова воз¬вращается в состояние «нуль». Пока триггер нахо¬дился в единице, ток I1 поступал на вход интегратора, вследствие чего напряжение на выходе А1 снова воз¬росло. Далее описанный процесс снова повторя¬ется. Длительность импульса одновибратора, определяющая длительность такта Т1, в течение которого интегри¬руется ток I1 можно найти по формуле: Им¬пульсы тока I1 уравновешивают ток, вызываемый вход¬ным напряжением UBX. Рассматривая процесс уравнове¬шивания на протяжении одного цикла преобразования, получаем: Отсюда В соответствии с данной формулой стабильность характеристи¬ки преобразования ПНЧ зависит от стабильности внеш¬них элементов R1, C2 и внутренних параметров UR, I2/I1. Токи I1 и I2 номинально равны: I1 = I2  0,8 мА. Опор¬ное напряжение (UR = – 7В) изменяется от температуры с коэффициентом, примерно равным 75 . 10-6 К-1. Для компенсации погрешности, вызываемой этим изменением, целесообразно выбирать элементы R1, C2 так, чтобы температурный коэффициент произведения R1. C2 был при¬мерно – 75 . 10-6 К-1. Емкость интегрирующего конденсатора С1 в первом приближении не влияет на выходную частоту ПНЧ. Бо¬лее детальное рассмотрение показывает, что при умень¬шении С1 увеличивается размах напряжения на выходе интегратора, а это может привести к увеличению погреш¬ности от нелинейности. Если же уменьшать упомянутый размах, то увеличивается дрожание выходных импульсов ПНЧ из-за низкой чувствительности компаратора А2, в особенности на низких частотах. Рекомендуемый раз¬мах составляет примерно 2,5 В. Скважность импульсов одновибратора (Т / Т1) в рас¬сматриваемом ПНЧ, очевидно, определяется отношением: Достаточно высокая линейность функ¬ции преобразования достигается при Т / Т1  4 в диапа¬зонах 0–10 кГц, 0–100 кГц, а при Т / Т1  2 в диапазоне 0–500 кГц. При этом погрешность линейности не пре¬восходит 0,01 % в диапазоне частот 0–10 кГц и 0,2% в диапазоне частот 0–500 кГц. Если с помощью рассматриваемого ПНЧ требуется преобразовывать отрицательные напряжения, то сигнал Uвх можно подать на Н-вход усилителя А1 (рис. 1), а левый по схеме вывод резистора R1 заземлить. Одна¬ко при этом погрешность линейности ПНЧ может возра¬сти в 1,5–2 раза из-за конечного коэффициента подав¬ления синфазного сигнала в усилителе A1. Исходя из заданного размаха напряжения на выходе интегратора и скважности импульсов одновибратора, не¬трудно найти параметры внешних элементов ПНЧ. По заданию Uвх = 0 – 10В; fвых = 0 – 20 кГц; Uвых =10В. Соответственно: Если принять минимальную скважность импульсов равной 4, то: Отсюда находим емкость одновибратора: Средний ток обратной связи равен входному току: Отсюда находим со¬противление R1: В со¬ответствии с формулой для размаха напряжения на выходе интегратора:

1. Расчетная часть курсового проекта
2. Программа расчета в формате MSExcel
3. схема проектируемого ПНЧ в формате CorelDrow

-