Теоретическое введение.

Масштабирующие преобразователи применяются для приведения выходного сигнала первичного измерительного преобразователя (датчика) к стандартному уровню для дальнейшего преобразования в цифровую форму и обработки в микропроцессорных системах управления или измерения. Такие преобразователи, по существу, являются усилителями, которые преимущественно выполняются на операционных усилителях (ОУ) в интегральном исполнении, при этом чаще всего используются три схемы включения ОУ, показанные на рис.1.

Рис.1. Инвертирующий (а), неинвертирующий (б) усилитель и повторитель напряжения (в) на ОУ

Коэффициент усиления инвертирующего усилителя по постоянному току в первом приближении определяется формулой:

Kои=R3/R1 в диапазоне частот K(j )=K0/(1+j / гр),

(1)

Где _гр - граничная частота ОУ по уровню 0,707K₀.

Коэффициент усиления по постоянному току неинвертирующего усилителя (рис.l, б) в первом приближении равен K_он=1+R3/R1. Частным случаем неинвертирующего усилителя является повторитель напряжения (рис.1, в) с единичным коэффициентом передачи. Он обладает высоким входным сопротивлением и используется для согласования высокоомных датчиков с последующими низкоомными преобразователями.

Одной из важных характеристик усилителей являются их частотные характеристики, а так же смещение нуля (Uсм) и паразитные входные токи. Эти параметры определяют точностные характеристики таких устройств, как аналоговые вычислительные машины, разнообразная измерительная техника и т.п.

Для инвертирующего усилителя выходное напряжение, вызванное напряжением смещения нуля Uсм, определяется выражением:

а вызванное входными токами I_вх и их разностью ∆I - соответственно выражениями

где значок || означает параллельное включение сопротивлений, Ri - входное сопротивление ОУ.