УДК 62l.039.5ft4
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ РЕАЛЬНЫХ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МИКРОСХЕМ AD 598
II. II. Коток, Ф. X. Валнуллмп, В. III. Сулаберидзе
Приведены реальные характеристики преобразования нескольких произвольно выбранных микросхем АО 598АО и АО 598.Ш. Показано, что при определенных условиях работы дифференциально-трансфорг/агорного преобразователя {ДТП) эти характеристики вызывают дополнительную аддитивную погрешность блока вторичного преобразования (ВВП), построенного на микросхеме АО 598. Рекомендованы и экспсримснтапьно проверены способы уменьшения этой погрешности.
Микросхема Л!) 598 представляет собой преобразователь сигналов дифференциального трансформатора. Такие микросхемы имеют хорошие метрологические характеристики, Очень удобны и широко применяются в блоках вторичного преобразования сигнала ДТП [1,2]. Однако при работе ДТП в жестких внешних условиях, например, при температуре, меняющейся от комнатной до 300СС, ПВП, построенные па микросхемах ЛП 598 имеют аддитивную погрешность (уход нуля) 1-2%, что не всегда приемлемо. Для выяснения причин этой погрешности были сняты характеристики С>И1 /-'(1/^) при V иь для четырех произвольно выбранных микросхем Л1) 598А1) и одной Л1) 598]К, где Ь\ и иь~ напряжения на вторичных обмотках Д ТП, которые подаются на входы Га и IЪ микросхемы, соответственно (рис I).
От императора синусоидальных колебаний ГЗ-111 на входы Га и IЪ одновременно подавали одно п то же напряжение из рекомендованного в технических характе-рпстпках микросхем в диапазоне 0,1...3,5 В (здесь и далее приведены срсднеквадратические значения напряжения) при частоте <п 0,1 до 10 кГц. Резистор Л, подюиоча-
0.1 мкФ
0,1 мк<1>
емый к микросхеме между выводами 15 н 16 и определяющий ее коэффициент преобразования, имел дна значения: 30 и 61 кОм. Емкость трех конденсаторов, определяющих часюты среза внутренних фильтров нижних частот микросхем, составляла 2,2 мкФ. Входное и выходное напряжения измеряли цифровым вольтметром В7-38.
В микросхемах АО 598 реализован принцип само-компенсации [3], и их передаточная функция имеет вид:
UMX =
У„~Ун У a +U,.
ШмнА • R
l'iic.l Схема определения нс|>едаг10чныч характеристик: В7-38- цифро-ныевольтмегрм; ГЗ-1 II -iviieparopсинусоидальною напряжения; 1-20-иожки микросхемы; -Vs (I); ЕХС1 (2); КМ 2 (3); LE VI (4); LEV2 (5); FREQI (6); FREQ2 (7); ß I FI LT (й); B2FILT (9); Vb (10); Va (II); A2FILT (12); AI Fl LT (13); OUTFILT (14); FEKDBK (15); SIC; OUT (16); SIC REF (17); OFFS El 2 (1K); OFFSETI (19); +Vs(20)
Отсюда следует, что при любых Ua L'h в рекомендованном диапазоне 0,1...3,5 В напряжение Utuy всегда должно быть равным пулю. Однако на практике при U - Uh на выходе микросхем всегда присутствует напряжение, не равное нулю, называемое напряжением сдвига U . В технических характеристиках микросхем указаны значения типичного и максимального нормированного напряжения U во всем диапазоне входных сигналов и не описана зависимость U ог их значений.
(л
Реальные характеристики при
U— I/. представлены на рис. 2 и 3. Из рис.2 видно, что напряжение I/ д не зависит от частоты входных ein налов и пропорционально значению R. Из рис.2 и 3 также видно, что у большинства микросхем наблюдается зависимость U 1 от напряжения Un. Особенно резко эта зависимость выражена в диапазоне значении U 0,1...IB. Это может привести к изменению выходного сигнала ВВП, не связанного с перемещением сердечника ДТП, а вызванного лишь пропорциональным изменением напряжении U и ( ', . Такое изменение возможно, например, при нагревании первичного преобразователя, питающегося от стабилизированного источника напряжения, вследствие увеличения сопротивления обмоток, уменьшения силы зока в них и по другим причинам.
С целью исключения или уменьшения ухода нуля ЬВП необходимо, следовательно, отбирать микросхемы, у которых напряжение С слабо зависит от напряжения U к (как,
Датчини и Системы • №1, 2001
43
уход нуля, равным 35 мВ. В обоих случаях чна-чения ухода нули неплохо совпали с экспериментальном зависимостью полученной при комиаггной температуре (см. рис. 2). Диапазон выходною сигнала при перемещении ь5 мм составлял ±4,5В.
При питании ДТП током 14 мА с частотой 400 Гц. чю соогшпствовало напряжению на вторичных обмотках 0,3 I), при увеличении температуры ДТП до 2Х0°С уход нули составил 4 мВ. Днаначон выходною сигнала при перемещении ±5 мм составил 14,4В.
Таким образом, предложенными способами можно значительно снизить уход нуля нч-1'пс. 2. {аиштшоеи. выходного сигнала L'tu% микросхемы Al) 59&JK мертеля линейных перемещений с ВВП на »1 нхцчиогоСИ1 нала U^-U-U^при Я-М к()м и частоте нанрижеинм нн- основе микросхемы АД 598, обусловленный пиши/-! кгц (♦); при «-3II к<)м п/-10 кГц (□); нрн Я-61 кЧ)м, цеидеальностмо передаточном характеристики),! кГц <Д); при lt-41 к<)м,/=5 кГц (х) ки микросхемы.
Возможен также более громоздкий н менее зкопомнчный способ уменьшения ухода нуля БВГ1 параллельное включение микросхем с характеристиками U^ '- имеющими противоположные знаки, с iwt-
ледуюшим суммированием их выходных сигналов.
В заключение отмстим, чю зависимость U^ в некоторых случаях можно нснольчовать дня улучшения метрологических характеристик измерителя перемещении. Если первичный преобразователь при нафсвапнн имеет большую собственную аддитивную иофсшпость (уход пуля), то выбором микросхем с соответствующими характеристиками U - ¡'(U^ ) п напряжение питания первичной обмогкп тту но|решность можно уменьшить.
ЛИТЕРАТУРА
например, у микросхемы .ЧуЗ, ем. рис. 3) или увеличить напряжение питания первичной обмогкп Д'П I до такою значения, чтобы напряжения U и Ub находились в диапазоне 1,5...3,5 В. Если увеличение напряжения неприемлемо, необходимо питать первичную обмотку ДТП от источника тока.
/1ля 'женернмепталмюн проверки и их предложении оы.т выбран высоко тем i icpiri у pit ы ¡i н ¡мертель линейных перемещений, состоящий нч ДТП с малым собстксппым температурным уходом нуля и ЬВП на микросхеме Al) 598JR с сопротивлением /Í-ЗО кОм, зависимость U ' o\ Un коюрой исследована ранее (см. рис. 2). Диапазон измеряемо! о линейною перемещения измерителя составлял 15 мм, а диапазон выходной) сигнала КВ11 - i4,4В
Нулевое положение сердечника, соответствующее нулевому выходному сигналу при комнатной температуре. устанавливали при U~Ub-0,3 В. При нагревании ДТП до температуры 280°С напряжение на вторичных обмотках уменьшилось на 27%: (J -Ub** 0,22 В, что сопровождалось уходом нуля до 65 мВ. При U—Ub~ 1,5 В увеличение температуры тою же Д'ПI до 2Х0°С вызвало
а
Китаю.-фирмы ANALOG DEVICES. 1992. Cyiaóepiuhe Ii.111., Haviyiniii Ф.Х.. Kornau П.П.. Черно-Орткип IO.fi. Днс|и|и:|кчщна11Ы1о-тра»сформит()рнис нре-обратоыислн линейных перемещений ятя реакторных тк-снсрнмснюн. Димитрию рад: ГИЦ НИИАР. 1999. Im К. A DitVcrcntial Transformer Willi Temperature and Exei-talion-lndcpctulcnl Output// IEEE Trans, on Instrumentation and Measurement, August 1972/ V.IM-21. №3. P. 24') 255.
L
ÜBX, В
Николай Петрович Китан старший научный со-труОннк;
'¡>ш\щ Хибнбу.поиич Налиултн старшин научный сотрудник:
Владимир Шатоеич Cyiaóepiuiie кат), техн. наук, начальник отдели.
Гос\1>арстчснный научный центр РФ «ПИИ атомных реакторов» S (M2i5) 35X69
E-mail: suUi(i¡¿osk. uiiar.siuihirsk.sii
l'iic. 3. Зависимость выходною сигнала U микросхем AD 598AI) «i входного сигнала Unml\mlJh нрн ЛЧ30 к()м и/М),4 кГцдля микросхемы .Nil (0). .Vî2 (■), №3 (Д) " As4 (X)
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.