Вибір загальної структури

Існують мостові і імпульсні структурні схеми перетворювачів. Вибираємо імпульсну схему, яка приведена на рисунку 1.

Рисунок 1 - Структурна схема перетворювача опір – тривалість імпульсу.

Згідно технічного завдання (ТЗ), необхідно розробити перетворювач величини опору в пропорційну тривалість імпульсу. Перетворення здійснюється за допомогою метода широтно – імпульсної модуляції (ШІМ).

Вихідний сигнал перетворювача являє собою імпульс, тривалість якого залежить від величини опору. Причому, чим менша величина опору, тим менша тривалість імпульсу. Амплітуда вихідного сигналу має складати U = 30 В на опорі навантаження Rн = 10 Ом. Забезпечити такі параметри при дуже малій тривалості імпульсу досить складно, тому приймаємо мінімальну тривалість імпульсу  . У відповідності до ТЗ частота модуляції , тобто період дорівнює . Тоді відношення максимальної тривалості імпульсу до мінімальної складає

 , (1)

 ,

.

Діапазон перетворюваних опорів складає від 1 Ом до 1МОм. Відхилення

крайніх значень дорівнює

 , (2)

,

.

Звідки слідує, що необхідно розбити діапазони перетворюваних опорів на під діапазони. Кількість під діапазонів визначимо, використовуючи вираз

 , (3)

,

де

 ,

.

Крайнє значення величин опору по під діапазонам складе :

- для першого піддіапазона 1 Ом – 100 Ом;

- для другого піддіапазона 100 Ом – 10 000 Ом;

- для третього піддіапазона .

Як бачимо, навіть для під діапазонів відхилення крайніх значень складає 100. Тому скористаємось проміжним перетворенням величини опору в пропорційну напругу за допомогою метода фіксованого струму . Метод реалізується на основі операційного підсилювача (ОП) та опорного джерела.  , тоді для третього піддіапазону фіксований струм дорівнює

 , (4)

.

Для другого піддіапазону

 , (5)

.

Для третього піддіапазону

 , (6)

.

Струм першого піддіапазону для виключення перевантаження по струму елементів зменшимо до величини  та включимо на вході ОП польовий транзистор. Крім того, для забезпечення необхідного розмаху напруги і виключення впливу наступних кіл на результат перетворення введемо на основі неінвертуючого підсилювач з коефіцієнтом передачі К = 10. Причому, на другому і третьому під діапазонах коефіцієнт передачі має дорівнювати К = 1. В якості підсилювача виберемо ОП типу LF253 з польовим транзистором на вході. Опорне джерело реалізуємо за допомогою стабілітрона типу КС133Г. Польовий транзистор вибираємо з ізольованим затвором типу IRLML6302.