CC BY
3
Мухаммадиев Б. С. старший преподаватель Джизакский политехнический институт
Эргашева К.Н. ассистент
Джизакский политехнический институт
АНАЛИЗ ИСТОЧНИКОВ ПОГРЕШНОСТЕЙ ЭЛЕМЕНТАРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ОБОБЩЕННОЕ МАГНИТНОЕ НАПРЯЖЕНИЯ
Аннотация: в работе рассмотрен на основании анализа научно -технической литературы анализ источников погрешностей элементарного преобразователя электрического напряжения в обобщенное магнитное напряжения, позволяющих повысить точность и быстродействие преобразования механических напряжений в код.
Ключевые слова: интегратор, операционный усилитель (ОУ), резисторы, номинал, погрешность, мультипликативная, аддитивная, систематическая, балансировки, экспоненциальному закону, экспоненты, параметрическая структурная схема (ПСС), преобразователь.
Mukhammadiev B.S. senior lecturer Jizzakh Polytechnic Institute Ergasheva K.N. assistant
Jizzakh Polytechnic Institute
ANALYSIS OF ERROR SOURCES OF AN ELEMENTARY CONVERTER OF ELECTRICAL VOLTAGE INTO GENERALIZED
MAGNETIC VOLTAGE
Annotation: In the article, based on the analysis of scientific and technical literature, an analysis of the sources of error of an elementary converter of electrical voltage into generalized magnetic voltage is considered, which makes it possible to increase the accuracy and speed of converting mechanical stresses into a code.
Keywords: integrator, operational amplifier (OA), resistors, nominal, error, multiplicative, additive, systematic, balancing, exponential law, exponential, parametric structural diagram (PSS), converter.
Рассматриваемый преобразователь состоит из двух последовательно соединенных интеграторов. Причем первый интегратор работает в режиме
генератора напряжения, а второй - тока. Зависимость выходного напряжения интегратора, принципиальная схема которого показана на рис.1, от входного с учетом входных токов ОУ - 1вх1, 1вх2 и напряжения смещения Исм описывается формулой [1, 7]:
иэ вых.(1)=1 />э
,(1) ё 1 + ^ (ТвхлЯ- Твх^О 1 +
t + исм (1)
кс'о ~э вх (1) ё 1 кс (1вх1Ш 1 кс 1 исм
Производится расчет систематической составляющей погрешности интегратора, обусловленной неидеальностью ОУ, в качестве которого используется, например, ОУ типа К14ОУД7 [2], а резисторы Я и Ш выбраны одного номинала с погрешностью 5%. Данные для расчета:
1вх=200 нА; Д1вх=50 нА; Исм=4 мВ; Ш=22 кОм; С=10 нФ; 1=1,6 мс;
Коу=5-104
Подставляя данные ОУ и схемы, получим значения погрешностей. Составляющая погрешности, обусловленная входными токами, равно ±0,064%. Мультипликативная составляющая, обусловленная напряжением смещения, составляет 0,29%, а аддитивная составляющая - 0,04%. Анализ полученных данных показывает, что мультипликативная составляющая систематической погрешности не превышает ±0,3%, а аддитивная составляющая - не более ±0,04%. Причем основной причиной погрешности является наличие напряжения смещения Исм.
_С
Иэо Я
4
-
иэ
Рис. 1 Принципиальная схема интегратора
Для уменьшения рассмотренных составляющих погрешности необходимо введение цепи балансировки.
Рассмотрим статическую характеристику интегратора с учетом конечного значения коэффициента усиления ОУ Коу [1]:
Иэ вых.(1)= - Иэ вх - Коу[1-ехр (--)] (2)
ти
где Ти=ШС (Коу+1).
Анализ формулы (2) показывает, что, как и в случае простой ШС-цепи, напряжения интегратора на ОУ изменяется по экспоненциальному закону, но постоянная времени экспоненты и выходное напряжение приблизительно
в Коу раз больше, чем у пассивной интегрирующей цепи.
Мультипликативная относительная погрешность в этом случае определяется по формуле:
Умз
2т„
=7,3-10-
(3)
с
5
Таким образом, интегратор на ОУ в широком диапазоне соотношений постоянной времени генерируемого импульса приближается по своим свойствам к идеальному, у которого зависимость выходной величины от входной выражается согласно формулы (2) следующим образом:
Иэо
Иэ
иэ
иэ ех.
X
(4)
Сэ 10 Wэ 0
йэ 1 -> Wэ
6 йэ 6w
1 э
т
!
ей
T
Рис.2 ПСС интегратора с учетом влияния погрешностей
На рис.2 приведена параметрическая структурная схема (ПСС). Случайная составляющая погрешности интегратора обусловлена влиянием температуры
и нестабильности опорного напряжения иэ вх. Зависимость погрешности постоянной времени интегратора с учетом влияния температуры описывается формулой:
6 ти = ЯС (±КитК ±КитС) ТИт. (5) Подставляя (5) в (4), после разложения в ряд получим: Иэ вых.(Х)= % X - (±Ки и ±Ки г)% X 6Ит.
(6)
или Иэ вых.1(Х)=(8+Дми ) Иэ
(7)
где Б
— тогда Ами = -Б - (±КитН ±КЦтС) 6 Ит.
Поскольку в рассматриваемом преобразователе имеется два одинаковых последовательно соединенных интегратора, то общая зависимость выходной величины от входной может быть представлена следующим образом:
Иэ вых.11 = ) Иэ вых.1 (8)
Подставив формулу (7) в (8), после преобразований получим
Иэ вых.п=(82+2-8ЛМуэ) Иэ вх. (9) Тогда вторая производная от напряжения по времени иэ
иэ =[ '(ксу +Лми" ] Иэ вх. (10) где ЛМЦ = ( ±КитЯ ±Китс ) еИТ.
Для получения на выходе преобразователя зависимости тока от входного напряжения второй интегратор включен по схеме стабилизатора тока (рис.3) [3], характеристика которого определяется следующей формулой:
I
■-Еэ я,
э~
(11)
а с учетом влияния температуры на сопротивление Я2 и наличия первичной обмотки К1эц , окончательно получим:
где Бп, =
и; = ^)иэ ВХ. (12)
'Д (ЯС)2Я2
Ьми=- (±2КитН ±2КитС ± Кит«2) б •их. Для уменьшения дополнительной температурной погрешности в рассматриваемом элементарном преобразователе в задающей цепи подбирались типы резистров и конденсаторов по температурному коэффициенту так, чтобы Ами =0. Например, в схеме преобразователя
использовались резисторы типа С5-18 [4], а конденсаторы - типа К10-17 Н90 [5], что позволило получить основную относительную погрешность от влияния температуры не более ±0,01% и дополнительную - не более ±0,08%.
_С
ивх Я1 -1 %
-0-
-
Я2
Рис.3 Принципиальная схема интегратора с токовым выходом
Использованные источники:
1. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учеб.пособие для вузов. -М.: Высш.шк., 1982. - 495 с., ил.
2. Справочник по интегральным схемам /Под ред.Б.В.Тарабрина. - 2-е изд.,перераб. и доп. - М.: Энергия, 1980. -816 с.
3. Шило В.А. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - 2-е изд.,перераб. и доп. - М.:Сов.радио,1979. -368 с., ил.
4. Резисторы: Справочник /Андреев Ю.Н.,Антонян А.И.,Иванов Д.М. и др./; Под ред. И.И.Четвертакова. - М.: Энергоиздат. 1981. -352 с., ил.
5. Справочник по электрическим конденсаторам /М.Н.Дьяконов, В.И.Карабанов, В.И.Присняков и др./; Под общ.ред. И.И.Четвертакова и В.Ф.Смирнова. - М.: Радио и связь, 1983. -576 с.
6. Эгамбердиев, Б. Э., Садий, Ш. А., & Исроилов, М. Р. (2021). Электронно-спектроскопические исследования эпитаксиальных пленок СоБ12 на кремний. Журнал Физико-математические науки, 2(1).
7. Мухаммадиев Б. С. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НАКЛАДНЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ //АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ. - 2021. - С. 93-101.
