Усилитель инструментальный для термометрии

1. Курсовой проект

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
НА ТЕМУ:
“УСИЛИТЕЛЬ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ ДЛЯ ТЕРМОМЕТРИИ”

2.

Целью курсовой работы является разработка принципиальной электрической
схемы инструментального усилителя для термометрии согласно заданным в условии
технического задания параметрам.
Инструментальный усилитель ‒ это тип дифференциального усилителя с
характеристиками, подходящими для использования в измерениях и тестирующем
оборудовании. Такие характеристики включают: очень малое смещение постоянного
тока, малый дрейф, малый шум, очень высокий коэффициент усиления при
разомкнутой обратной связи, очень высокий коэффициент ослабления синфазного
сигнала, и очень высокие входные сопротивления. Такие усилители применяются,
когда требуются большая точность и высокая стабильность схемы, как
кратковременно, так и долговременно

3. Анализ технического задания В данной работе необходимо спроектировать усилитель инструментальный для термометрии. Данный

АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
В ДАННОЙ РАБОТЕ НЕОБХОДИМО СПРОЕКТИРОВАТЬ УСИЛИТЕЛЬ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ ДЛЯ
ТЕРМОМЕТРИИ. ДАННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ БУДЕТ СОСТАВЛЕН ИЗ НЕСКОЛЬКИХ УЗЛОВ: ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО
УСИЛИТЕЛЯ, ФИЛЬТРА НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ, СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ.
ИСПОЛЬЗУЕМ СЛЕДУЮЩИЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ:
ИСТОЧНИК СИГНАЛА - МОСТОВАЯ СХЕМА;
ЭДС ИСТОЧНИКА СИГНАЛА: EД = 0.015 В;
ВНУТРЕННЕЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ИСТОЧНИКА СИГНАЛА: RД = 2000 ОМ;
СОПРОТИВЛЕНИЕ НАГРУЗКИ: RН = 5000 ОМ;
КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ: КУ = 40 ± 0.05;
ПОДАВЛЕНИЕ СИНФАЗНОЙ ПОМЕХИ, ДБ: НЕ МЕНЕЕ 66;
НИЗШАЯ ЧАСТОТА УЛАВЛИВАЕМЫХ СИГНАЛОВ: FН = 0 ГЦ;
ВЫСШАЯ ЧАСТОТА УЛАВЛИВАЕМЫХ СИГНАЛОВ: FВ = 5 ГЦ;
ТЕМПЕРАТУРА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОТ 0◦C ДО +40◦C;
ВИД АППАРАТУРЫ: СТАЦИОНАРНАЯ.

4. Разработка структурной схемы Источником сигнала для термометрии по заданию является мостовая схема. Измерительный усилитель

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ
ИСТОЧНИКОМ СИГНАЛА ДЛЯ ТЕРМОМЕТРИИ ПО ЗАДАНИЮ ЯВЛЯЕТСЯ
МОСТОВАЯ
СХЕМА. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ОСУЩЕСТВЛЯЕТ ОСНОВНОЕ
УСИЛЕНИЯ СИГНАЛА
ПО НАПРЯЖЕНИЮ С ЗАДАННЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ УСИЛЕНИЯ. КРОМЕ
ТОГО, ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ДОЛЖЕН ВЫПОЛНЯТЬ ПОДАВЛЕНИЕ
СИНФАЗНОЙ ПОМЕХИ НА
ВЕЛИЧИНУ НЕ МЕНЕЕ 66 ДБ. ЦЕЛЕСООБРАЗНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ ПРИ
ПРОЕКТИРОВАНИИ
ПРЕЦИЗИОННЫЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ. ПРИМЕНИМ ФИЛЬТР
НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ ДЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ ВЛИЯНИЯ СИГНАЛОВ ЗА
ПРЕДЕЛАМИ ЧАСТОТЫ РАБОТЫ УСИЛИТЕЛЯ. ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ
ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ НЕОБХОДИМЫХ
УРОВНЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ПИТАНИИ ОТ ЭЛЕКТРОСЕТИ.
Структурную схему разрабатываемого
инструментального
усилителя для термометрии:

5. Схема принципиальная инструментального усилителя для термометрии

СХЕМА ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО
УСИЛИТЕЛЯ ДЛЯ ТЕРМОМЕТРИИ

6.

Основными
преимуществами схемы являются: высокая точность
коэффициента преобразования и отсутствие
разбалансировки моста, высокое значение КОСС. В
качестве инструментальных усилителей можно
использовать AD620, AD623
или AD627. Измерительные усилители (в частности,
серии AD62x фирмы
Analog Devices) обладают следующими
особенностями: вход - дифференциальный, с высоким
входным сопротивлением; стабильный коэффициент
усиления; высокая равномерность АЧХ в заданной
полосе частот (обычно
от 0 Гц); высокая линейность амплитудной
характеристики; низкий уровень
шума.
Схема инструментального
усилителя

7.

В качестве усилителя выберем микросхему
AD847 производства ANALOG DEVICES [8]. AD847
является быстродействующим, малопотребляющим
монолитным операционным усилителем.
Схема фильтра низкой частоты

8.

В данной работе мы будем рассматривать
линейный ИП. Линейный стабилизатор
является исходной формой
стабилизирующих источников питания.
Для понижения уровня входного
напряжения до стабилизированного
выходного в нем используется переменная
проводимость активного электронного
элемента.
Блок питания содержит 2 канала ±15B
для
питания
ОУ.
Стабилизаторы
рассчитываются на выходное напряжение и ток.
Проведём оценку потребления тока при питании от
15 вольт в схеме измерительного усилителя
Блок питание

9.

Схема для моделирования усилителя

10.

Амплитуда синфазного сигнала после усилителя
Коэффициент ослабления синфазного сигнала КОСС – отношение коэффициента усиления Ку
к коэффициенту усиления синфазного сигнала

11.

Амплитуда сигнала после
усилителя
Амплитудно-частотная характеристика ФНЧ
Величина коэффициента усиления соответствует заданной

12. Спасибо за внимание

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ