Блок возбуждения для ВТП

Страница 3

КР1533ИР8 формирует дискретный периодический сигнал аппроксимированный функцией , где

- период ;

16-16 дискретов на периоде ;

n - номер текущего дискрета ;

При однополярном питании данный сигнал сдвинут относительно нулевой точки на постоянную составляющую Eп/2.

3.2.1. Расчет номиналов резисторов.

Данная схема может обеспечить Rвых=5КОм ;

Запишем систему уравнений для нахождения номиналов резисторов: (3)

После расчета и округления до ближайших номинальных значений получаем:

R1=R8=150КОм (МЛТ-0.25-150 кОм ±5%);

R2=R7=47КОм (МЛТ-0.25-47 кОм ±5%) ;

R3=R6=33КОм (МЛТ-0.25-33 кОм ±5%) ;

R4=R5=27КОм (МЛТ-0.25-27 кОм ±5%);

3.2.2 Анализ сигнала на выходе ФС.

Полезный сигнал на выходе регистра аппроксимируется ступенчато, что соответственно вносит свои погрешности и искажения. Возьмем сигнал для примера с частотой f=1000 Гц и числом дискретов N=16 ;

Рассмотрим погрешность на половине периода

Для аппроксимации данного сигнала рассмотрим функцию:

, где floor(x) - функция , возвращающая ближайшее целое число меньшее или равное аргументу (х вещественный).

Относительную погрешность пронормируем по истинному значению сигнала

(4)

Изобразим в процентном отношении

Рассмотрим спектр сигнала на выходе ФС. Для этого применим разложение в ряд Фурье для периодического сигнала dcos(t). Найдем коэффициенты для разложения в ряд по косинусам:

bk=0 (5)

Так как значение напряжения на выходе ФС между отсчетами времени

постоянно , то заменим интеграл на сумму :

(6)

(7)

(8)

Где k - номер гармоники в сигнале

Определим коэффициент гармоник в процентах :

(9)

Спектр сигнала на выходе ФС выглядит следующим образом:

Таким образом видно , что коэффициент гармоник достаточно велик и нужно применить ФНЧ, отсекающий высшие гармоники спектра сигнала.

3.2.3. Перестраиваемый фильтр управляемый цифровым кодом.

Электрическая схема ФНЧ:

Коэффициент передачи К(f) такой схемы равен:

(11)

R1=1КОм ; R2=R1 ; C=5 нФ.

ЛАЧХ фильтра

Рассчитаем подавление гармоник спектра сигнала в децибелах Kпод :

где к -номер гармоники ;

Найдем коэффициент гармоник после ФНЧ , амплитуды гармоник станут соответственно:

(12)

% (13)

что соответствует техническому задания (Кгарм < 1 %)

Но нам нужен перестраиваемый фильтр следовательно вместо резисторов будем использовать токовый ЦАП 572ПА1.

1 - аналоговый выход 1

2 - аналоговый выход 2

3 - общий 4 - цифровой вход 1

5 - цифровой вход 2

6 - цифровой вход 3

7 - цифровой вход 4

8 - цифровой вход 5

9 - цифровой вход 6

10- цифровой вход 7

11- цифровой вход 8

12- цифровой вход 9

13- цифровой вход 10

14- питание Uип (+)

15- опорное напряжение Uоп

16- вывод резистора обратной связи

Для реализации динамических свойств ЦАП на выходе нужно использовать быстродействующий ОУ с коэффициентом усиления по напряжению не менее 104.

В качестве ОУ выбираем быстродействующий К544УД2

Ku	fmax, ÌÃö	Uâûõ, Â	Uïèò, Â	Iïîò, ìÀ
20000	15	10	±15	7

Схема фильтра управляемого цифровым кодом:

R=10 КОм ; n=10 (разрядность ЦАП).

Rmin=10 КОм (14)

Rmax=10 МОм (15)

Так как время установления выходного напряжения после подачи кода на

вход ЦАП tуст равно 5 мкс, соответственно частота дискретизации fдискр должна быть не более 200 кГц, а с учетом того что по теореме Котельникова синусоиду можно восстановить лишь при наличии двух дискретов на период, то максимальная частота не может быть выше 100 кГц. То есть С равно:

; С= 1нФ (К50‑6‑1нФх6.3 В);

Данный фильтр управляется цифровым двоичным кодом N (этот код соответствует коду из синтезатора частот) следовательно изменяя код N будет изменяться

частота сигнала fc , сопротивление резистивной матрицы ЦАП , постоянная времени интегратор tи и соответственно частота среза фильтра fср.

4. Вывод.

Т.о. блок возбуждения для вихретокового преобразователя обеспечивает подачу на накладной вихретоковый датчик синусоидального сигнала амплитудой 10 мА во всем диапазоне частот 1КГц-2.5 МГц , коэффициент гармоник сигнала при этом около 0.6%, что соответствует техническому задания.

5. Список используемой литературы.

1) Справочник "Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы", Москва, "Радио и связь" 1989 г.