Задание на курсовую работу
По исходным данным, приведенным в табл. 1—3, требуется:

1. 
   Выполнить полную схему АЦП, описать работу предложенного АЦП, соответствующих выбранных микросхем и устройств, обеспечивающих работу АЦП. Построить временные диаграммы работы АЦП.
   
2. 
   Рассчитать тактовый генератор для АЦП по исходным данным табл. 2.
   
3. 
   В соответствии с табл. 3 выбрать конкретные базовые микросхемы, начертить их принципиальные схемы, описать работу и привести справочные данные, необходимые для расчета преобразователя уровней.
   
4. 
   Выбрать схему преобразователя уровней (ПУ) и описать его работу.
   
5. 
   Выбрать тип биполярных транзисторов для схемы ПУ, привести необходимые справочные данные выбранных транзистору
   
6. 
   Рассчитать схему ПУ в заданном температурном диапазоне и подобрать резисторы по их номинальным значениям.
   
7. 
   Рассчитать мощность, потребляемую ПУ от источника питания.
   
8. 
   Построить на ЭВМ передаточную характеристику ПУ =f(U_BX) для номинальных параметров схемы.
   
9. 
   Описать схему интегрального аналога ПУ, если он имеется.
   

Исходные данные: Таблица 1

Последняя цифра учебного шифра	Тип АЦП, основная интегральная микросхема
9	АЦП с преобразованием «напряжение - частота - двоичный код»

Таблица 2

Параметр	Последняя цифра учебного шифра
	0
Частота, ГЦ
Скважность	4
Длительность фронтов, мкс, не более
Амплитуда, В	2

---

Таблица 3

Первая цифра учебного шифра	Согласуемые элементы серии ИМС	Нагрузочная способность ПУ	Частота переключения F, МГц	Температурный диапазон, оС
2	ТТЛ-КМДП К155-К561	2	1	-10÷70

Монтажная емкость С_м =50 пФ, входная емкость элементов С_вх =15 пФ
1. АЦП с преобразованием «напряжение - частота - двоичный код»
Входное напряжение, интегрируется с помощью интегрирующего операционного усилителя (ДА). Интегрирование продолжается до тех пор, пока напряжение на выходе интегратора не превзойдет уровень + U_on(или —U_on), при достижении которого один из аналоговых компараторов формирует выходной импульс.

Выходные импульсы используются для возврата интегратора в нулевое состояние при работе устройства управления (УУ) и ключей (К_к). Это приводит к тому, что величина, равная числу импульсов, генерируемых в секунду, т. е. 'частота, становится пропорциональной уровню входного сигнала Uвх Эти импульсы затем могут быть подсчитаны двоичным счетчиком в течение фиксированного интервала времени.

Результат счета, соответствующий концу этого интервала, пропорционален уровню входного напряжения.

Метод преобразования «напряжение—частота» реализован в ИМС КРП08 ПП1.


Рисунок 1. а) Блок схема АЦП на основе ПНЧ, б) структурная схема ПНЧ
На базе преобразователей напряжение-частота (ПНЧ) могут быть построены интегрирующие АЦП, обеспечивающие относительно высокую точность преобразования при низкой стоимости. Существует несколько видов ПНЧ. Наибольшее применение нашли ПНЧ с заданной длительностью выходного импульса. Структурная схема такого ПНЧ приведена на рис. 1б. По этой схеме построена ИМС VFC-32 (отечественный аналог - 1108ПП1).

---

Работает ПНЧ следующим образом. Под действием положительного входного сигнала U_вх напряжение U_и на выходе интегратора И уменьшается. При этом ключ S разомкнут. Когда напряжение U_и уменьшится до нуля, компаратор К переключается, запуская тем самым одновибратор. Одновибратор формирует импульс стабильной длительности Т_и, который управляет ключем.

Последовательность этих импульсов является выходным сигналом ПНЧ. Ключ замыкается и ток I_оп в течение Т_и поступает на вход интегратора, вызывая увеличение выходного напряжения интегратора. Далее описанный процесс снова повторяется.

Импульсы тока I_оп уравновешивают ток, вызываемый входным напряжением U_вх. В установившемся режиме

Отсюда следует

где U_вх.ср - среднее значение входного напряжения за период Т. Выражение показывает, что точность преобразования определяется точностью установки опорного тока I_оп, точностью выдержки длительности импульса одновибратора Ти, а также точностью резистора R. Емкость конденсатора интегратора не оказывает влияния на частоту ПНЧ.

Таким образом, по существу ПНЧ преобразует входное напряжение в унитарный код. Для его преобразования в двоичный позиционный можно использовать счетчик.

Схема интегрирующего АЦП на базе ПНЧ приведена на рис. 1а. Двоичный счетчик подсчитывает число импульсов, поступивших от ПНЧ за период Т_отсч=1/f_отсч, задаваемый отсчетными импульсами, которыми содержимое счетчика заносится в выходной регистр-защелку.

Вслед за этим происходит обнуление счетчика. Число импульсов n, подсчитанных счетчиком за время Т_отсч,

Здесь U_вх.ср - среднее значение входного напряжения за весь период Т_отсч.

Можно заметно повысить точность ПНЧ, если вместо одновибратора включить тактируемый импульсами стабильной частоты D-триггер.
2. Расчет тактового генератора для АЦП
Исходные данные для расчета:

Частота, ГЦ
Скважность	4
Длительность фронтов, мкс, не более
Амплитуда, В	2

---

В качестве генератора тактовых импульсов удобно использовать микросхему



Рисунок 3.К155АГ3
Микросхема представляет собой два ждущих одновибратора с возможностью перезапуска, имеют по три входа запуска, три вывода С, RC и RI для подключения времязадающих цепей, прямой и инверсный выходы.

Условие запуска мультивибратора - изменение входных сигналов, в результате которого появляется следующее сочетание - хотя бы на одном из входов 3 или 4 - лог. 0, на входе 5 - лог.

1. Длительность импульса при основном варианте подключения времязадающей цепи, приведенном на рис. 4, составляет приблизительно

Если оба ждущих одновибратора в данной микросхеме включить по кольцевой схеме, то можно построить мультивибратор-автогенератор.

преобразователь генератор транзистор



Рисунок 4. Принципиальная схема генератора тактовых импульсов
Таблица 2. Назначение выводов К155АГ3

Номер вывода	Назначение
1	выход
2,8,12,13	свободные
3,4,5	входы
6	выход
7	общий
9,10,11	для подключения времязадающей цепи
14	напряжение питания

Рассчитаем цепь тактового генератора. Сопротивление резистора R1 может находиться в пределах 1.5...43 кОм, емкость конденсатора С1 - любая. В качестве резистора возьмем последовательно соединенный постоянный резистор номиналом 34,8 кОм и построечный номиналом от 10 до 24кОм.
Согласно исходных данных, частота есть величина, обратная периоду, отсюда период колебаний будет равен:

---

Следовательно, длительность импульса будет равна:



Скважность – это величина, равная отношению периода и длительности импульса, следовательно:


Отсюда, найдя длительность импульса с учетом скважности,



найдем длительность паузы:



Имея длительность паузы и импульса получим значения параметров RC элементов генератора.





Принимая С1 = С2 = 0.01 мкФ, получим:







3. Выбор и описание микросхем
Согласно реализации основной микросхемой должна стать КР1108ПП1.

ПНЧ включает в себя усилитель А1, компаратор А2, одновибратор, источник стабильного тока Iо, аналоговый ключ S и выходной транзистор.

Для построения ПНЧ схему следует дополнить двумя конденсаторами С1,С2 и двумя резисторам R1,R2. Элементы R1, С1 и А1 образуют интегратор, конденсатор С2 задает длительность импульса одновибратора j=kC2, где к определяеться характеристиками микросхемы (в VFC32 Iо=1мА, к=75кОм).

Импульсы тока Iо уравновешивают ток, вызываемый входным напряжением Vвх.
ТVвх/R1=kC2I

---

Смотрите также файлы

• 1. Что является стратегическим фактором повышения восприимчивости к цифровым преобразованиям.docx

• Облигации свободно обращающихся государственных займов.docx

• Дистанционного обучения.docx

• анатомия 2.doc

• Горожанкина Анастасия Александровна группа 92062252 (110 А).docx