Задание 3.

Определить требования к усилителю напряжения, включенному между источником аналогового сигнала (рис.) и аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Рассчитать параметры внешних элементов.

Рис. Применение усилителя для подключения источника слабого сигнала к АЦП

Исходные данные для задачи 3

Вар	Uг, мВ	Rг,Ом	Kп	fн,Гц	fв,кГц	Uоп В	n	N0	RвхАЦП,МОм	CвхАЦП,пФ	EАЦП,В	fд,кГц
12	50	300	2,7	50	7	5	10	512	1,5	150	5	40

1. Определили напряжения и погрешности АЦП.

1.1. Максимальный код АЦП:

1.2. Максимальная разность кода относительно нулевого:

1.3. Шаг квантования АЦП:

1.4. Напряжение смещения АЦП:

1.5. Амплитуда напряжения АЦП:

.

1.6. Действующее напряжение на входе АЦП:

.

1.7. Среднеквадратичная ошибка квантования:

1.8. Относительная погрешность квантования:

.

2. Рассчитали цепь смещения.

2.1. Сопротивление делителя цепи смещения:

.

2.2. Сопротивления делителя:

Выбрали ближайшие значения сопротивлений из стандартного ряда:

3. Рассчитали фильтр низких частот.

3.1. Сопротивление фильтра:

где 10 – значение из диапазона [10…100].

3.2. Емкость фильтра:

Выбрали ближайшее значение емкости из стандартного ряда:

4. Рассчитали внутренние сопротивления усилителя и разделительные конденсаторы.

4.1. Выходное сопротивление усилителя:

где 0,1 – значение из диапазона [0,01…0,1].

4.2. Коэффициенты частотных искажений, вносимых разделительными конденсаторами:

4.3. Емкость разделительного конденсатора:

Выбрали большее значение емкости из стандартного ряда:

4.4. Входное сопротивление усилителя:

где 100 – значение из диапазона [10…100].

4.5. Емкость разделительного конденсатора:

Выбрали большее значение емкости из стандартного ряда:

5. Определили коэффициент усиления и напряжение питания усилителя.

5.1. Коэффициент передачи входной цепи усилителя:

5.2. Коэффициент передачи выходной цепи усилителя:

.

5.3. Амплитуда входного напряжения усилителя:

.

5.4. Требуемый коэффициент усиления:

.

5.5. Минимальное напряжение питания:

.

6. Оценили правильность частоты дискретизации.

6.1. Коэффициент подавления ФНЧ на частоте дискретизации:

>>1, т.е. значительно больше, чем 1.

6.2. Влияние входной емкости АЦП оценить по частоте среза:

>> f_Д, т.е. значительно больше, чем f_Д.