Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки молодежи и спорта Украины

ОНАПТ

Кафедра АПП

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

На тему: “Преобразование напряжения в ток ”

Одесса - 2012г.

Содержание

Введение

1. Разработка структурной схемы

2. Разработка принципиальной электрической схемы

3.Расчет принципиальной электрической схемы преобразователя

Заключение

Список литературы

Введение

В данной курсовом проекте необходимо разработать преобразователь усиленного сигнала напряжения в ток на аналоговых интегральных микросхемах разработано с источником питания от сети переменного тока. Разработка схемы должна полностью отвечать требованиям задания и исходным данным.

Схема должна обеспечивать выходной ток

.

В задачах курсового проектирования лежит выбор и обоснование структурной схемы, разработка принципиальной электрической схемы, расчет электрических режимов элементов, а также обоснование выбора элементной базы. Задачей курсовой работы является разработка структурной схемы устройствапринимается осмысленное решение о частях, из которых состоит преобразователь напряжения в ток. Разработка принципиальной электрической схемы происходит по структурной схеме устройства, по которой строится принципиальная электрическая схема устройства и по ней же ведутся расчеты. Перечень элементов устройствавыбираются по справочникам типы всех элементов, входящих в устройство.

1. Разработка структурной схемы устройства

Преобразователь, преобразующий напряжение в ток, представляет собой устройство обеспечивающие ток через нагрузку от 4 до 20 мА. От преобразователя сопротивления нужно получить усиленное напряжения, которое в свою очередь преобразуем в ток. Так как сигнал тока (а не напряжения) может обеспечить более качественное решение задачи в измерительных системах, системах обработки сигналов, для передачи сигналов по длинным линиям, для работы ОУ на индуктивную нагрузку и т. д. Для построения точных источников тока используются ОУ, охваченные глубокой отрицательной ОС.

Исходя из этого, определим основные узлы обеспечивающие функционирование такого устройства. К ним относятся:

-Инвертирующий сумматор ;

-Двухполярный источник тока для заземленной нагрузки;

Тогда составим структурную схему преобразователя, которая будет состоять из таких главных устройств - инвертирующего сумматора и двухполярный источник тока для заземленной нагрузки.

2. Разработка принципиальной электрической схемы

3. Расчет принципиальной электрической схемы преобразователя

Разработку принципиальной электрической схемы начнем с выбора и расчета его цепей. Учитывая, задание по варианту по рассмотренной структурной схеме можем составить принципиальную электрическую схему.

Применим следующую схему (рис. 2.1.1.)

Рис. 1 - Принципиальная схема преобразователя

Для начала рассмотрим инвертирующий сумматор, который состоит из операционного усилителя ОУ1, а также из резисторов R1, R2, Rос . Инвертирующий сумматор формирует алгебраическую сумму нескольких напряжений и меняет ее знак на противоположный.

Электронная схема следующим образом:

Рис. 2 - Схема инвертирующего сумматора

Инвертирующий вход, который в данном случае можно назвать «суммирующей точкой», сохраняет потенциал земли, и входные токи каждого из источников не зависят один от другого. Следовательно,

,

Напряжение на входе U₁ изменяется от 1.24 В до 851 мВ, а на входе U₂

равно -15 В.

Через элемент цепи обратной связи R_oc протекает сумма этих токов, и выходное напряжение будет равно

,

где , - масштабирующие коэффициенты

Определим масштабирующий коэффициент К₁за формулой:

=10,23

Из формулы , выразим масштабирующий коэффициент К₂:

На выходе инвертирующего сумматора необходимо получить напряжение в диапазоне от 1 до 5 В.Для этого, возьмем резистор R₁равным 1260Ом. Зная масштабирующие коэффициенты можем определить сопротивление резисторов R_ocи R₂.

Зная необходимое выходное напряжение можем найти ток через резистор Rос.

,

Найдем ток через резистор Rос для выходного напряжения равному 1 и 5 В

Определим токи через резисторы R₁ и R₂

Так как ток через усилитель бесконечно мал, то

мкА

Рис. 3 - График зависимости U_вых(U_вх)

Построим график зависимости выходного напряжения от входного

Далее рассмотрим схему преобразования напряжения в ток.

Рис. 4 - Схема двухполярного источника тока для заземленной нагрузки

Эта схема имеет низкое входное сопротивление, а использование положительной ОС может вызвать самовозбуждение ОУ (чтобы устранить самовозбуждение, R₂ шунтируют конденсатором).

Ток через нагрузку должен изменяться от 4 до 20 мА. Для того, чтобы установить эти токи необходимо знать сопротивление резисторов.

Ток нагрузки находят за формулой : , при соблюдении равенства .

Зная необходимый ток через нагрузку и напряжение на входе можем определить сопротивление резистора R₂:

Зная сопротивление резистора R₂ , можем подобрать остальные резисторы только так, чтобы не нарушить условие равенства. Для этого, возьмем резистор R3.2равным 500 Ом, а резисторы R4равным 2000 Оми R1.2=1000 Ом.

;

электрический преобразователь ток напряжение

Построим график зависимости токового сигнала от сопротивления нагрузки

Рис. 5 - График зависимости I_н(R_н)

Заключение

В данном курсовом проекте разработано устройство, преобразующее напряжения в ток на аналоговых ИМС. Предусматривается его эксплуатация в нормальных температурных условиях в соответствии с эксплуатацией промышленной аппаратуры. Разработка полностью отвечает требованиям задания и исходным данным. Для реализации разработки выбирались типовые схемы и компоненты с высокой степенью стандартизации.

В курсовом проекте была представлена и разработана принципиальная электрическая схема преобразователя. Были выбраны все элементы схемы по справочной литературе, результаты занесены в спецификацию.

Литература

1. Интегральная электроника в измерительных устройствах В.С.Гутников 2-е изд., 1998.-304с.

2. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства: Справочник радиолюбителя Р.М. Терещюк 4-е изд.,1988.-800с.

3. Применение прецизионных аналоговых ИС А.Г. Алексеенко, Коломбет Е.А., Стародуб Г.И., М: Радио и связь, 1981. -224 с.

4. Резисторы: Справочник/ В.В.Дубровский, Д.М.Иванов, М: радиосвязь.1982.- 352с.

5. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. У.Титце, К.Шенк, М.: Мир, 1982.-512 с.

6. Электронные схемы на операционных усилителях Щербаков В.И., Грездов Г.И., К.: Техніка, 1983. - 213с.

Размещено на Allbest.ru