logo
Автоматическая система контроля и управления заполнением резервуаров

3.1 Расчет генератора треугольного напряжения

Генератор должен выдавать треугольное напряжение. Частота генератора определяет ток, протекающий через измеряемую емкость. Зададимся необходимой частотой 50 кГц и амплитудой выходного напряжения 10 В.

Рис.3.1 Схема генератора треугольного напряжения

Основным элементом генератора является интегратор на ОУ2. После подачи напряжения питания выходное напряжение ОУ1 устанавливается на уровне U+НАС (напряжение насыщения положительной полярности). При подаче на вход интегратора U+НАС на его выходе появляется линейно-убывающее напряжение. При достижении им значения, равного напряжению на неинвертирующем входе компаратора ОУ1, компаратор переключается (U-НАС). Напряжение на выходе интегратора становится линейно-нарастающим. Этот процесс происходит до тех пор, пока напряжение не достигнет напряжения переключения компаратора. Затем весь процесс повторяется.

Для обеспечения равенства U+НАС = U-НАС используется двуханодный стабилитрон КС191А.

Таблица 3.1

Электрические параметры стабилитрона КС191А

Тип прибора

Предельные значения параметров при Т=25°С

Значения параметров при Т=25°С

Тк. мах (Тп.) °С

Uст. ном B

при Iст. ном.

мA

Рмакс.

мBт

Uст.

rст.

Oм

Iст.

мин B

макс B

мин мA

макс мA

КС191А

9,1

5,0

150

8,5

9,7

18

3,0

15

100

В качестве ОУ применим КР544УД2А - операционный дифференциальный усилитель с высоким входным сопротивлением и повышенным быстродействием.

Таблица 3.2

Электрические параметры ОУ КР544УД2А

Номинальное напряжение питания

±15 В ±10 %

Максимальное выходное напряжение при Uп= ±15 В

?±10 В

Напряжение смещения нуля при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В.

?30 мВ

Средний входной ток при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В.

?0,1 нА

Разность входных токов при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В.

?0,1 нА

Ток потребления при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В.

?7 мА

Коэффициент усиления напряжения при Uп= ±15 В, Uвых= ±4 В, Rн=2 кОм

?20000

Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В, Uвх= ±5 В

?70 дБ

Коэффициент влияния нестабильности источников питания на напряжение смещения нуля при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В.

?300 мкВ/В

Средний температурный дрейф напряжения смещения нуля при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В.

?50 мкВ/° C

Частота единичного усиления при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В

?15 МГц

Максимальная скорость нарастания выходного напряжения при Uп= ±15 В, Uвых=-10 В, Uвх=-10 В

?20 В/мкс

Входное сопротивление

?1 1011 Ом

Для обеспечения тока стабилизации >3 мА рассчитаем сопротивление r, которое должно пропускать ток больший, чем IСТ. МИН +IН. МАКС. Сопротивление R1 выбираем равным 10 кОм. Ток нагрузки имеет максимальное значение, когда напряжение на неинвертирующем входе ОУ1 равно нулю:

А (3.1)

Ом (3.2)

Выбираем r=220 Ом: Р1-4-0,25-220 Ом±1%.

Для обеспечения UВЫХ=10 В:

Ом (3.3)

Выбираем R2=11 кОм: Р1-4-0,25-11 кОм±1%.

Для обеспечения периода мкс:

с (3.4)

Выбираем Сt=1 нФ (К70-6-63В-0,001мкФ ±10%). Тогда

Ом (3.5)

Выбираем Rt=4,7 кОм: Р1-4-0,25-4,7 кОм±1%.