Категория
Информатика
Тип
реферат
Страницы
94 стр.
Дата
18.06.2013
Формат файла
.doc — Microsoft Word
Архив
677917.zip — 299.34 kb
  • izmeritel-otnoshenija-signal-shum-tv-kanala_677917_1.doc — 31.5 Kb
  • izmeritel-otnoshenija-signal-shum-tv-kanala_677917_2.DOC — 7.5 Kb
Оцените работу
Хорошо  или  Плохо


Текст работы

Файл 1
Российская коллекция рефератов (с) 1996. Данная работа является неотъемлемой частью универсальной базы знаний, созданной Сервером российского студенчества - .

Министерство образования Украины

Киевский политехнический институт

Кафедра информационно - измерительной техники

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Тема: "Модуль измерения отношения сигнал/шум "

9106.411236.001.

Руководитель дипломного проекта
Капитан Немо

Защищен с оценкой
.

Выполнил
Ленин В.И.
Зачетная книжка №9100

г. Киев - 1996 г.

Файл 2
Российская коллекция рефератов (с) 1996. Данная работа является неотъемлемой частью универсальной базы знаний, созданной Сервером российского студенчества - .

Содержание.

1. Введение.
стр 2
2. Назначение и область применения.
стр 2
3. Анализ метода определения отношения сигнал/шум.
стр 3
4. Обзор и анализ аналогичных устройств.
стр 5
5. Обоснование выбора структурной схемы.
стр 15
6. Предварительный анализ погрешностей.
стр 18
7. Разработка функциональной схемы.
стр 24
8. Разработка принципиальной схемы.
стр 26
9. Анализ погрешностей.
стр 34
10. Метрологическое обеспечение.
стр 41
11. Расчет параметров надежности.
стр 44
12. Технико-экономическое обоснование.
стр 53
13. Анализ рабочего места
стр 66

Файл 3
Российская коллекция рефератов (с) 1996. Данная работа является неотъемлемой частью универсальной базы знаний, созданной Сервером российского студенчества - .

9. Анализ погрешности модуля измерения ОСШ.

9.1. Погрешность входного усилителя.
9.1.1.Погрешность от конечного усиления ОУ.
Погрешность от конечного усиления определяется по формуле:

;
где К - коэффициент усиления на частотах измерения
- коэффициент передачи обратной связи.

Коэффициент усиления ОУ КР140УД1101 на рабочей частоте равен 50000.

Погрешность по характеру мультипликативная, систематическая.

9.1.2. Погрешность от напряжения смещения ОУ.
Погрешность определяется по формуле:
.
Для КР140УД1101 3мВ. Тогда:

Дополнительная температурная погрешность от дрейфа напряжения смещения ОУ равна:

где - температурный дрейф КР140УД1101 - 50 мкВ/оС;
= 5o
где - минимальная, максимальная и нормальная рабочая температура окружающей среды соответственно.

9.4.Расчет погрешностей коммутатора.
9.4.1. Расчет погрешности от сопротивления открытого ключа.
Т.к. выходное сопротивление источника сигнала мало по сравнению с сопротивлением закрытого ключа Rз, то можно записать для коэффициента передачи коммутатора:

В идеальном случае Rо = 0; R3 равно бесконечности и К=1. Тогда погрешность :

Для микросхемы К547КП1А Rо<100 Ом;R3>20 Мом.

Погрешность мультипликативная систематическая.
9.2.2.Расчет погрешности от закрытого ключа.
Коэффициент передачи равен:

В идеальном случае R3 равно бесконечности и К=0. Тогда

Погрешность мультипликативная систематическая.
9.2.3.Погрешность от остаточного напряжения на ключах коммутатора.
Uост<10 мкВ (для К547КП1А)
Тогда погрешность:

Эта погрешность носит характер аддитивной случайной.

9.3. Погрешности дифференциального усилителя.
9.3.1. Погрешность от разброса параметров резисторов обратной связи.
Эту погрешность можно оценить, предположив нормальный закон распределения по формуле:

где погрешность i-го резистора.
При

Погрешность мультипликативная систематическая.
9.3.2.Погрешность от конечного петлевого усиления.
Погрешность от конечного петлевого усиления определяется по формуле:

где К - коэффициент усиления ОУ на рабочей частоте.
=1

Погрешность мультипликативная систематическая.
9.3.3.Погрешность от напряжения смещения ОУ.
Эта погрешность по характеру аддитивная, систематическая.

Для КР140УД1101 3мВ. Тогда:

Дополнительная температурная погрешность от дрейфа напряжения смещения ОУ равна:

где - температурный дрейф КР140УД1101 - 50 мкВ/оС;
= 5o
где - минимальная, максимальная и нормальная рабочая температура окружающей среды соответственно.

9.4.Погрешность устройства сравнения.
Вносимая устройством сравнения погрешность является аддитивной систематической и возникает она из-за напряжения смещения нуля микросхемы КФ1053СА1.
Uсм<6мВ

9.5.Погрешность устройства выборки и хранения.
Эквивалентная схема устройства выборки и хранения (УВХ) представлена на рисунке 9.1.

На схеме приняты следующие обозначения
К
- ключ
Схр
- емкость хранящего конденсатора
R
- эквивалентное сопротивление зарядной цепи
Rвх
- эквивалентное сопротивление нагрузки цепи
ОУ
- операционный усилитель.

9.4.1.Погрешность из-за недозаряда конденсатора .
Заряд емкости происходит по закону:

где tинт - время интегрирования;
t=R*Схр.
Емкость заряжается по этому закону до тех пор, пока выходное напряжение не станет равным входному, но с противоположным знаком. Это задано резисторами обратной связи, не показанными на эквивалентной схеме.
Погрешность из-за недозаряда конденсатора обусловлена конечным временем выборки tинт.

По характеру погрешность мультипликативная случайная.
9.4.2. Погрешность из-за разряда конденсатора.
Погрешность возникает из-за конечного времени обработки сигнала. Ключ разомкнут и Схр разряжается на эквивалентное сопротивление Rэкв:

Rэкв=
где Rsw -сопротивление закрытого ключа (порядка 50 Мом).
Rвх -входное сопротивление ОУ (для КР140УД22 Rвх>30Мом)

Rэкв=

Разряд Схр определяется формулой

где tр - постоянная времени разрядной цепи

Погрешность от разряда Схр за время tхр равна:

Погрешность мультипликативная систематическая.
Аналогичным методом расчитывается погрешность собственно самого УВХ с той лишь разностью, что время хранения составляет 40сек, сопротивление ключевого транзистора выше и нет другого пути разряда .

9.5.Погрешности АЦП.
9.5.1.Погрешность от дискретности преобразования.
Погрешность определяется как:

погрешность по характеру аддитивная, случайная (равномерный закон распределения).
9.5.2.Погрешность от нелинейности АЦП.
Определяется по справочной литературе { }. Не превы-шает 0,012%. По характеру мультипликативная, систематическая.
9.5.3.Погрешность источника опорного напряжения АЦП.
Погрешность определяется отклонением Uст от номиналь-ного зачения и температурной нестабильностью стабилитрона.
Разброс Uст может достигать 5%, но эта погрешность корректируется калибровкой.
Дополнительная температурная погрешность равна:

где TKU - температурный коэффициент стабистора (для стабистора КС113А TKU= 5*10-4%)

=5оС
где - минимальная, максимальная и нормальная рабочая температура окружающей среды соответственно.

Погрешность аддитивная, систематическая.
9.6.Суммирование погрешностей.
9.6.1.Суммирование мультипликативных погрешностей.
Для удобства суммирования сведем все мультипликативные погрешности в таблицу.

Наименование.
Значение,%
Примечание

Погр.от конечного усиления входного усилителя
0,031
сист.

Погр.от сопротивления открытого ключа.
0,005
сист.

Погр.от сопротивления закрытого ключа.
0,005
сист

Погр.от погрешности резисторов обратной связи
0,2
случ

Погр.от конечного петлевого усиления ОУ
0,002
сист

Погр от недозаряда конденсатора ГЛИН.
0,024
сист

Погр от разряда конденсатора ГЛИН.
0,064
сист

Погр от разряда конденсатора УВХ.
0,1
сист

Погр от нелинейности АЦП
0,012
сист

Погр от нестабильности ИОН
0,01
случ

Для суммирования случайных составляющих мульти-пликативной погрешности определим их СКО с учетом закона распределения (предполагается нормальный закон распределения):

Значение суммарного значения СКО мультипликативной погрешности определяется по формуле:

Систематическая составляющая мультипликативной погрешности определяется как алгебраическая сумма всех систематических погрешностей. Погрешности ввиду их несущественности, не учитываются.

Оценку верхней границы суммарной мультипликативной погрешности дадим по формуле:

9.6.1.Суммирование аддитивных погрешностей.
Для удобства суммирования сведем все аддитивные погреш-ности в таблицу.

Наименование
Значение,%
Примечание
1
Погр от напряжения смещения входного усилителя.
0,42
сист
2
Погр от температурного дрейфа напряжения смещения
0,036
сист
3
Погр от остаточного напряжения на ключах
0,001
случ.
4
Погр от напряжения смещения дифф. усилителей
0,05
сист
5
Погр от температурного дрейфа напряжения смещения дифф. усилителей.
0,002
сист
6
Погррешность устройства сравнения
0,05
сист
7
Погр от дискретизации АЦП
0,05
сист
8
Погрешность ИОН.
0,025
случ.
9
Погрешность дискретизации резуль-тата измерения индикатором.
0,25
случ.

Систематическая суммарная погрешность равна:

Таким образом погрешность не превышает заданную в ТЗ.
9.3.4.Погрешность от нелинейности дифференциального усилителя.
Погрешность возникает от отличия значения коэффициента усиления в зависимости от значения опорного напряжения. Для операционного усилителя КР140УД1101 значение этой пог-решности в диапазоне в котором ИС работает равна 0,02% {10}.
9.6.Суммирование погрешностей.
9.6.1.Суммирование мультипликативных погрешностей.
Для удобства суммирования сведем все мультипликативные погрешности в таблицу.

Наименование.
Значение,%
Примечание

Погр.от конечного усиления входного усилителя
0,031
сист.

Погр.от сопротивления открытого ключа.
0,005
сист.

Погр.от сопротивления закрытого ключа.
0,005
сист

Погр.от погрешности резисторов обратной связи
0,2
случ

Погр.от нелинейности ОУ
0,4
сист.

Погр.от конечного петлевого усиления ОУ
0,002
сист

Погр от недозаряда конденсатора ГЛИН.
0,024
сист

Погр от разряда конденсатора ГЛИН.
0,064
сист

Наименование.
Значение,%
Примечание

Погр от разряда конденсатора УВХ.
0,1
сист

Погр от нелинейности АЦП
0,012
сист

Погр от нестабильности ИОН
0,01
случ

Однако надо заметить, что погрешности входного усилителя и первого коммутатора не влияют на результат измерения так как система АРУ компенсирует их. Таким образом эти погрешности не учитываются.
Для суммирования случайных составляющих мульти-пликативной погрешности определим их СКО с учетом закона распределения (предполагается нормальный закон распределения):

Значение суммарного значения СКО мультипликативной погрешности определяется по формуле:

К случайной мультипликативной погрешности можно также отнести методическую погрешность, которая возникает ввиду конечного числа выборок. Длительность измерительного цикла прибора - 40 секунд. Частота появления выделенной строки - 25 Гц. Следовательно количество выборок 1000. Принимаем, что шум распределен по нормальному закону, пик-фактор шума 3.
Тогда ,
где n количество выборок.
=0,005%
Эта величина принебрижимо мала и не учитывается.
Систематическая составляющая мультипликативной погрешности определяется как алгебраическая сумма всех систематических погрешностей. Погрешности ввиду их
несущественности, не учитываются.

Оценку верхней границы суммарной мультипликативной погрешности дадим по формуле:

9.6.1.Суммирование аддитивных погрешностей.
Для удобства суммирования сведем все аддитивные погрешности в таблицу.

Наименование
Значение,%
Примечание
1
Погр от напряжения смещения входного усилителя.
0,42
сист
2
Погр от температурного дрейфа напряжения смещения
0,036
сист
3
Погр от остаточного напряжения на ключах
0,001
случ.
4
Погр от напряжения смещения дифф. усилителей
0,05
сист
5
Погр от температурного дрейфа напряжения смещения дифф. усилителей.
0,002
сист
6
Погррешность устройства сравнения
0,05
сист
7
Погр от дискретизации АЦП
0,05
сист
8
Погрешность ИОН.
0,025
случ.
9
Погрешность дискретизации резуль-тата измерения индикатором.
0,25
случ.
Также не учитывается погрешность входного усилителя и коммутатора.
Систематическая суммарная погрешность равна:

Таким образом погрешность не превышает заданную в ТЗ.

10.Метрологическое обеспечение.

В модуле измерения ОСШ предусмотрена градуировка и оперативная колибровка. Градуировка проводится на заводе - изготовителе после настройки модуля, и целью ее является учет



Ваше мнение



CAPTCHA