Погрешность масштабирующего усилителя

1) погрешности коэффициента усиления ОУ DA14 обусловлены допусками резисторов R21, R22, R23, а также сопротивлением аналогового ключа, в открытом состоянии которое составляет 10 Ом.

2) погрешность от разности входных токов d_iвх:

.

Разность входных токов Δi_вх = 50 нА, U_вх =3В – основной предел измерения.

 

3) зона нечувствительности компаратора:

.

 

Напряжение нечувствительности компаратора К521СА2 равно 0,1 мВ.

 

 

Погрешность ПСЗ

1) погрешность от разности входных токов di_вх :

,

где =50 нА – разность входных токов для К140УД26А, 3В – основной предел измерения.

2) частотная погрешность коэффициента усиления не учитывается, т.к. рабочая частота невысокая (не выше 132 кГц, меньше частоты единичного усиления f₁, равной 20 МГц).

3) напряжения смещения:

,

где напряжение смещения U_см = 50 мкВ, а U_{вх.макс} =3В – основной предел измерения.

 

 

Погрешность ИОН

Отклонение Uоп приводит к изменению шага квантования h.

Для микросхемы с Uоп=3 В 2 мВ. Аддитивная погрешность ИОНа равна 0,07%.

Погрешность УВХ

1) погрешность недозаряда t_зар составляет 0,01%.

2) погрешность разряда накопительного конденсатора:

,

= 1 мкВ/мкс, время хранения t_хр=1120 нс, основной предел измерения 3В.

3) апертурная задержка не учитывается, так как используется параллельное соединение 2-х УВХ.

 

 

Погрешность ЦАП

1) погрешность квантования Δкв = h = 0.001466 В,

,

где шаг квантования h=1,466 мВ, 3В – основной предел измерения.

2) дифференциальная нелинейность d_LD = 0,036%, имеет случайный характер, поэтому при расчёте не учитывается.

 

Погрешность компаратора

Порог нечувствительности компаратора составляет 0,1мВ. Погрешность нечувствительности:

= .

Основная погрешность АЦП

Анализ погрешностей показал, что достаточно ограничиться учётом погрешностей ЦАП, масштабирующего усилителя, УВХ и погрешностью компаратора, так как остальные узлы вносят погрешности, которые либо устраняются регулировкой, либо пренебрежимо малы (составляют меньше 0,3% от вышеперечисленных погрешностей).

Для нахождения основной суммарной погрешности АЦП принимаем нормальный закон распределения погрешностей для независимых составляющих:

.

Аддитивная составляющая погрешности вычисляется по формуле:

,

Из вышеприведенных расчетов получим:

Таким образом, =0,0036%+0,0038%=0,0074%.

Максимальная мультипликативная составляющая погрешности:

Находим с по формуле:

с=0,0074+0,04≈0,0474 (%)

По следующей формуле находим d:

,

(%).

После округления с и d получим с/d=0,05/0,01.

Относительная основная погрешность рассчитывается по формуле (4.1):

δ = ± [0,0074 + 0,0024∙(3В/1,47 мВ-1)] = 0,11%.

 

Таким образом, при использовании 11-ти разрядного АЦП удалось обеспечить необходимый по техническому заданию класс точности c/d (0,05/0,02).

Заключение

В данном курсовом проекте разработан АЦП последовательного приближения со следующими техническими характеристиками:

- входное сопротивление 1 МОм;

- пределы измерения напряжения 1 В, 3 В, 5,12 В;

- частота дискретизации 1,12 МГц;

- класс точности 0,05/0,02;

-.число каналов - 3;

- разрядность – 11

- быстродействие 1000 измерений/с

Режим преобразования может быть однократным или циклическим.

Предустановка АЦП в исходное состояние происходит автоматически.

Выбор номера датчика производится циклическим перебором.

Список использованной литературы

1. Алексенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1985. - 256 с.

2. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учебное издание. -М.: Высшая школа, 1991. –621с.: ил.

3. Акимов Н.Н., Ващуков Е.П., Прохоренко В.А., Ходоренок Ю.П. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справочник. Минск: Беларусь, 1994. – 591 с.

4. Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги: Справочник. НТЦ Микротех, 2000. – 375 с.: ил.

5. Потемкин И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 320 с.: ил.

6. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. -2-е изд., перераб. и доп.- Л.: Энергоатомиздат. Ленингр.отд-ние, 1988.-304 с.:ил.

7. Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: Справочник /Романычева Э.Т., Иванова А.К., Куликов А.С.и др.; Под ред. Э.Т.Романычевой. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989. - 448 с., ил.

8. Федорков Б.Г., Телец В.А., Дегтяренко В.П. Микроэлектронные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи. - М.: Радио и связь, 1984. - 120 с.: ил.

9. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. 2-е изд., испр.-Челябинск: Металлургия, Челябинское отд., 1989.- 352 с.:-(Массовая радиобиблиотека. Вып.1111).