Файл: Задание на курсовую работу По исходным данным, приведенным в табл. 13, требуется.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 127
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Vвх. ТVвх/R1=kC2IоОттуда:F=1/T=Vвх/(kIоR1C2)Отсюда следует, что стабильность характеристики преобразования ПНЧ зависит от внешних элементов R1,C2 и внутренних параметров к, Iо микросхемы. Кроме того для обеспечения высокой линейности преобразования конденсатора С1 необходимо выбирать с малой утечкой и малым коэффициентом диэлектрической абсорбции (полипропиленовый, полистироловый, поликорбонатовый). Диапазон входных токов задается равным 0,25Iо, а резистор R1 устанавливает входное напряжение от 0 до Vвх=max0,25IоR1ПНЧ содержит открытый каскад с выходным коллектором. Напряжение питания этого каскада выбирается из условия согласования с последующими цифровыми цепями. Допустимый ток его достаточен для управления светодиодом оптрона или обмоткой импульсного трансформатора в схемах гальвонической изоляции аналоговых входов.Рисунок 5. Типовая схема включения и диаграммы сигналов ПНЧ VFC32При расширении диапазона измерения входной частоты все заметнее проявляться конечное время переключения аналоговых ключей, что выражается в интегральной нелинейности преобразования. Ее минимальная погрешность 0,01% достигается в узком диапазоне частот 0-10 кГц. В расширенном диапазоне 0-500 кГц погрешность нелинейности увеличивается до 0,2%.4. Разработка преобразователя уровнейСогласно задания на курсовой проект, нам необходимо разработать схему преобразователя уровней между микросхемами КМДП ТТЛ типов.Рисунок 6. Принципиальная схема преобразователя уровнейОсновные параметры, необходимые для построения преобразователей уровня, приведены в таблице 3.Таблица 3.
Схема ПУ работает следующим образом.Если Uвх = U0кмдп еоб, транзистор VT находится в режиме отсечки. Поскольку к выходу ПУ подключены n ТТЛ-элементов, то через резистор Rк протекает не только ток коллекторного перехода Iкб о транзистора VT, но и n токов I1вх ттл. Напряжение на коллекторе транзистора VT, равное напряжению на выходе ПУ, должно быть больше уровня логической 1 ТТЛ-элементов U1ттл
Если Uвх = U1кмдп, то транзистор VT должен находится в режиме насыщения, т.е. 
Обычно стараются создать степень насыщения транзистора S = 1,5 3; при больших S существенно снижается быстродействие ПУ.5. Выбор биполярного транзистораДля использования в преобразователе уровня выберем биполярный транзистор КТ202А.Параметры транзистора приведены в таблице 4.Таблица 4. Параметры КТ202А
6. Расчет схемы ПУ, подбор номиналов резисторовЗначения резисторов Rк и Rб определяются из условий двухсторонних ограничений, изложенных ниже.
где:
- минимальное напряжение питания при заданном допуске;Где Сн = nСвх + См, См = 50 пФ- монтажная емкость, Свх. = 15 пФ входная емкость элементов, n=1. 
Для нахождения суммы 
и 
используем следующее выражение:где: Т* - приращение температуры, при которой обратный ток I0(Т0) удваивается (Т* (8 10) С для германия и Т* (6 - 7) С для кремния);Т – температура, при которой определяют ток I0; I0(Т0) – ток I0 при некоторой исходной температуре Т0, Подставляя значения в формулы, получаем:Отсюда:Таким образом, выбираем номинал сопротивления резистора из стандартного ряда, отсюда Rk=2.4 мОМ.Рассчитаем значение RБ:Так как величину сопротивления RБ рекомендовано выбирать максимальной, примем RБ=24 мОм.7. Расчет мощности, потребляемой ПУОпределим мощность, потребляемую ПУ. Если Uвх = U0ттл, то VT находится в режиме отсечки, и через резистор Rк протекает ток nI1вх кмдп + Iкб о, который будет максимальным при наибольшей заданной температуре.
Поэтому мощность, которую ПУ потребляет от источника питания £ в состоянии логической 1 на выходе, равна:Если Uвх = U1ттл, то VT насыщен, и мощность, потребляемая ПУ в соответствии логического 0 на входе, с учетом (5) равна:Таким образом, мощность, потребляемая ПУ в состоянии логической единицы, равна:Мощность, потребляемая в состоянии логического нуля:8. Расчет и построение передаточной характеристикиСтатические свойства схемы ПУ наглядно отражаются ее передаточной характеристикой – зависимостью Uвых = f(Uвх).Для построения передаточной характеристики необходимо зависимость Uвых от изменения температуры по следующим формулам:Uвых = Е – (nI1вх ттл + Iкб о)RкГдеПри Т=250С.Передаточная характеристика изображена на рисунке 7.Определяя значение напряжения:U+п = U-пор – U0ттл макс U-п = U1 ттл макс – U0 пор,Определяя по графику, получаем:U+п = U-пор – U0ттл макс =3.5 ВU-п = U1 ттл макс – U0 пор=4.5 В. Рисунок 7. Передаточная характеристика ПУ9. Интегральный аналог ПУМикросхема К561ПУ4 содержит 6 преобразователей уровня от КМОП-логики к ТТЛ, которые могут быть использованы также в качестве буферных усилителей.Микросхема К561ПУ4 имеет мощные выходы и может работать на 2 ТТЛ-входа серий К155(74xx).На входах микросхемы К561ПУ4 отсутствуют защитные диоды, что позволяет подавать на её входы напряжение, большее напряжение питания.Основные характеристики К561ПУ4 (при +25oC):
ЗаключениеВ курсовом проекте разработан аналого-цифровой преобразователь с преобразованием «напряжение - частота - двоичный код» на основе микросхем отечественного производства.Произведены расчеты преобразователя уровней, его потребляемой мощности, построена передаточная характеристика.Литература
| Параметр, единица измерения | Элементная база | |
| ТТЛ | КМДП | |
| E, В |  |  |
 , В |  |  |
 , В |  |  |
 , мА |  |  |
 , мА |  | |
 , мА |  |  |
 , мА |  | |
 , В |  |  |
Схема ПУ работает следующим образом.Если Uвх = U0кмдп еоб, транзистор VT находится в режиме отсечки. Поскольку к выходу ПУ подключены n ТТЛ-элементов, то через резистор Rк протекает не только ток коллекторного перехода Iкб о транзистора VT, но и n токов I1вх ттл. Напряжение на коллекторе транзистора VT, равное напряжению на выходе ПУ, должно быть больше уровня логической 1 ТТЛ-элементов U1ттл
Если Uвх = U1кмдп, то транзистор VT должен находится в режиме насыщения, т.е. Обычно стараются создать степень насыщения транзистора S = 1,5 3; при больших S существенно снижается быстродействие ПУ.5. Выбор биполярного транзистораДля использования в преобразователе уровня выберем биполярный транзистор КТ202А.Параметры транзистора приведены в таблице 4.Таблица 4. Параметры КТ202А| ТИП | B1-B2/Iк /мА | Fт МГц | Cк/Uк пф/В | Cэ/Uэб пф/В | tр нс | Uкэ/(Iк/Iб) В/(мА/мА) |
| КТ203А | 9-/1 | 5 | 10/5 | 10/0.5 | 1000 | 0.5/(10/1) |
| ТИП | Uкб В | Uкэ/R В/кОм | I0, мА | Uэб В | Iкм/Iкн мА/мА | Pк мВт | Пер |
| КТ202А | 15 | 15 | 1 | 10 | 20/ | 15 | P-N-P |
где:
- минимальное напряжение питания при заданном допуске;Где Сн = nСвх + См, См = 50 пФ- монтажная емкость, Свх. = 15 пФ входная емкость элементов, n=1. Для нахождения суммы и используем следующее выражение:где: Т* - приращение температуры, при которой обратный ток I0(Т0) удваивается (Т* (8 10) С для германия и Т* (6 - 7) С для кремния);Т – температура, при которой определяют ток I0; I0(Т0) – ток I0 при некоторой исходной температуре Т0, Подставляя значения в формулы, получаем:Отсюда:Таким образом, выбираем номинал сопротивления резистора из стандартного ряда, отсюда Rk=2.4 мОМ.Рассчитаем значение RБ:Так как величину сопротивления RБ рекомендовано выбирать максимальной, примем RБ=24 мОм.7. Расчет мощности, потребляемой ПУОпределим мощность, потребляемую ПУ. Если Uвх = U0ттл, то VT находится в режиме отсечки, и через резистор Rк протекает ток nI1вх кмдп + Iкб о, который будет максимальным при наибольшей заданной температуре.
Поэтому мощность, которую ПУ потребляет от источника питания £ в состоянии логической 1 на выходе, равна:Если Uвх = U1ттл, то VT насыщен, и мощность, потребляемая ПУ в соответствии логического 0 на входе, с учетом (5) равна:Таким образом, мощность, потребляемая ПУ в состоянии логической единицы, равна:Мощность, потребляемая в состоянии логического нуля:8. Расчет и построение передаточной характеристикиСтатические свойства схемы ПУ наглядно отражаются ее передаточной характеристикой – зависимостью Uвых = f(Uвх).Для построения передаточной характеристики необходимо зависимость Uвых от изменения температуры по следующим формулам:Uвых = Е – (nI1вх ттл + Iкб о)RкГдеПри Т=250С.Передаточная характеристика изображена на рисунке 7.Определяя значение напряжения:U+п = U-пор – U0ттл макс U-п = U1 ттл макс – U0 пор,Определяя по графику, получаем:U+п = U-пор – U0ттл макс =3.5 ВU-п = U1 ттл макс – U0 пор=4.5 В. Рисунок 7. Передаточная характеристика ПУ9. Интегральный аналог ПУМикросхема К561ПУ4 содержит 6 преобразователей уровня от КМОП-логики к ТТЛ, которые могут быть использованы также в качестве буферных усилителей.Микросхема К561ПУ4 имеет мощные выходы и может работать на 2 ТТЛ-входа серий К155(74xx).На входах микросхемы К561ПУ4 отсутствуют защитные диоды, что позволяет подавать на её входы напряжение, большее напряжение питания.Основные характеристики К561ПУ4 (при +25oC):
| Напряжение питания (Uпит) | +3..+15V | |
| Параметры при Uпит= | +5V | +10V |
| Ток потребления (статический) | < 3µA | < 5µA |
| Выходное напряжение лог. "0", не более | 0,05V | 0,05V |
| Выходное напряжение лог. "1", не менее | 4,95V | 9,95V |
| Входное напряжение лог. "0", не более | 0,95V | 2,9V |
| Входное напряжение лог. "1", не менее | 3,6V | 7,2V |
| Входной ток лог. "0"/"1" | < 0,2µA | |
| Выходной ток лог. "0", не менее | 3mA | 8mA |
| Выходной ток лог. "1", не менее | 1,25mA | 1,25mA |
| Время нарастания 0/1 | <240nS | <110nS |
| Время спада 1/0 | <280nS | <140nS |
| Рабочий диапазон температур | -10oC..+70oC | |
| Корпус | DIP-16 | |
| Аналоги | CD4050BE MC14050BCP Заменяет К176ПУ3 | |
ЗаключениеВ курсовом проекте разработан аналого-цифровой преобразователь с преобразованием «напряжение - частота - двоичный код» на основе микросхем отечественного производства.Произведены расчеты преобразователя уровней, его потребляемой мощности, построена передаточная характеристика.Литература
-
Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых устройств.-М.: Додэка хх1, 2007. -
Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Справочник. Т.3,4,5.-М.: Радиософт, 2008. -
Микросхемы ЦАП и АЦП. Справочник+СД.-М.: Додэка хх1,2008. -
Миловзоров О.В. Электроника. Гриф МО РФ.-М.: Высшая школа, 2008. -
Наундорф У. Аналоговая электроника. Основы, расчет, моделирование.-М.: Техносфера,2008. -
Прянишников В.А. Электроника. Полный курс лекций. –СПб.: Корона принт, 2004. -
Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: В 2-х томах.-М.:Додэка хх1,2008. -
Ю.А. Мячин Справочник. 180 аналоговых микросхем.-М.:1993.