Полосовой фильтр с полосой пропускания 20 Гц, с возможностью изменения частоты пропускания в диапазоне от 1 до 10 кГц в зависимости от кода управления, подаваемого с последовательного порта ЭВМ типа IBM. Применение в различных сферах науки и техники.
Аннотация к работе
В данной работе необходимо разработать полосовой фильтр, с шириной полосы порядка 20 Гц и диапазоном изменения fp от 1 КГЦ до 10 КГЦ, управляемый 8-разрядным кодом. Потребность в таком фильтре появляется изза стремления уменьшить размеры приборов, использующих такие преобразователи, и изза стремления уменьшения времени и ресурсов, затрачиваемых на работу, а так же изза универсальности данного прибора и возможности работать со стандартным интерфейсом com-порта ЭВМ.В ходе работы разработана структурная схема представленная на рис.1. Интерфейс RS-232C использует несимметричные приемники и передатчики, сигнал передается относительно общего провода (схемной земли). Интерфейс RS-232C не обеспечивает гальванической развязки устройств. При отсутствии сигнала с com-порта на линию подается “1”, при передачи «пачки» информации с порта, состоящей из стартового бита, уровень которого “0”, и следующих за ним 8 информационных битов с битом четности и стоп-битом, СУ срабатывает на передний фронт стартового бита и запускает генератор тактовых импульсов, но с некоторой задержкой, чтобы пропустить стартовый бит. 2), для этого надо при составлении программного обеспечения для управления данным фильтром принудительно задать скорость передачи кода с com-порта, для работы с которой рассчитан генератор тактовых импульсов (см. ниже ).На основе структурной схемы регулируемого полосового фильтра разработана принципиальная схема.В качестве магистрального приемника взята микросхема К1102ЛП1. В качестве генератора взят логический элемент 2И-НЕ с триггером Шмидта - микросхема К155ТЛ3. Системой управления является набор логических элементов, включая асинхронный счетчик К155ИЕ5, RS-триггер К555ТР2, логический элемент 3И - К555ЛИЗ и 2И-НЕ - К155ЛАЗ, функции которых описаны ниже [1,4,6 ].4) преобразует уровни напряжения сигнала с последовательной линии com-порта до уровня ТТЛ. В сигнале, приходящем с порта, уровень единицы-3 .. На вход 2 подается последовательный сигнал (рис. 5), преобразованный в уровень ТТЛ магистральным приемником DD1.1. На входы 1, 9 подается напряжение 5 В, а выходы 3 - 6, 10 - 13 через 8-разрядную шину подсоединены к ЦАП (DD2.2), по ним передается параллельный код управления.После восьмого такта импульс с DD3.3 подается на вход DD2.2 по которому происходит считывание кода по шине с DD2.1 и преобразование его в напряжение. Непосредственное управление полосовым фильтром происходит с помощью ЦАП (рис. 6), с выхода которого подается управляющее напряжение на затворы полевых транзисторов с p-n-переходом.Данный фильтр позволяет изменять fp независимо от ширины полосы пропускания и коэффициента усиления.В качестве логического элемента 2И-НЕ взята микросхема К155ЛАЗ на вход 14 подается питание 5В, вывод 7 - общая шина (рис.Микросхемы разметим на координатной сетке. Шаг координатной сетки соответствует выводам микросхем. Для того, что бы выбрать материал для печатной платы необходимо, что бы этот материал соответствовал следующим требованиям: - устойчивость к механическим воздействиям Материал для изготовления печатной платы выбирается по ГОСТ 10316 - 78. Сравнительные характеристики материалов печатных плат сведены в таблицуВ результате проведенной работы был разработан полосовой фильтр с полосой пропускания 20 Гц, а также с возможностью изменения частоты пропускания в диапазоне от 1 до 10 КГЦ в зависимости от кода управления, подаваемого с последовательного порта ЭВМ типа IBM.DD1.1 Микросхема К1102ЛП1 БКО. 348.685 ТУ 1 DD2.1 Микросхема К555ИР8 БКО. 348.685 ТУ 1 DD2.2 Микросхема К1118ПА2 БКО. 348.685 ТУ 1 DD3.1 Микросхема К555ТР2 БКО. 348.685 ТУ 1 DD3.2 Микросхема К155ИЕ5 БКО. 348.
План
Содержание
ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
РЕФЕРАТ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА
2. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА
2.1 Выбор основной элементной базы
2.2 Определение параметров RC цепочки на входе генератора
2.3 Описание принципа работы
2.3.1 Работа МП
2.3.2 Работа регистра сдвига
2.3.3 Передача данных с регистра на ЦАП
2.3.4 Работа ЦАП
2.3.5 Работа фильтра на операционных усилителях
2.3.6 Работа схемы управления
3. КОНСТРУКТИВНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧИСКИЙ СПИСОК
Введение
В данной работе необходимо разработать полосовой фильтр, с шириной полосы порядка 20 Гц и диапазоном изменения fp от 1 КГЦ до 10 КГЦ, управляемый 8-разрядным кодом.
Потребность в таком фильтре появляется изза стремления уменьшить размеры приборов, использующих такие преобразователи, и изза стремления уменьшения времени и ресурсов, затрачиваемых на работу, а так же изза универсальности данного прибора и возможности работать со стандартным интерфейсом com-порта ЭВМ.
Поставленная задача имеет неоднозначное решение. Вес этот фильтр мог быть построен на контроллере, что значительно упростило бы схему и дало возможность работать с цифровым сигналом.
Данный курсовой проект посвящен разработке структурной и принципиальной схемы такого преобразователя.
В качестве основного элемента преобразователя берется 10-ти разрядный ЦАП с полосовым фильтром, которые управляется системой управления. Дополнительно к ЦАП добавляются регистр и магистральный приемник последовательного сигнала с двухпроводной асинхронной линии, которые позволяют принимать информацию, а также сохранять ее на необходимое для нормальной работы схемы время. Предполагается, что фильтр работает с диапазоном частот от 1 до 10 КГЦ.
1.
Вывод
В результате проведенной работы был разработан полосовой фильтр с полосой пропускания 20 Гц, а также с возможностью изменения частоты пропускания в диапазоне от 1 до 10 КГЦ в зависимости от кода управления, подаваемого с последовательного порта ЭВМ типа IBM.
Были разработаны структурная и принципиальная схемы полосового фильтра, и конструктивное исполнение.
Данный фильтр легко может найти применение в различных сферах науки и техники. В различных системах, где требуется выделение аналогового сигнала определенной чистоты с управлением от ЭВМ (например, станки с программным управлением, системы обработки звука, на производстве в различных технологических процессах, где нужно отслеживать зашумленные сигналы и др.).
Список литературы
1. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - М.: Радио и связь, 1987. - 416 с., ил.
2. Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 320 с., ил.
3. Воробьев Н.И. Проектирование электронных устройств: Учеб. пособие для вузов по спец. «Автоматика и упр. в техн. системах». - М.: Высш. шк., 1989. - 223 с., ил.
4. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / Под редакцией Якубовского С.В. - М.: Радио и связь, 1990. - 496 с., ил.
5. Паутов В.И. Лекции по электронике. III-курс спец. «Автоматика и упр. в техн. системах». 2001.
6. Справочник по интегральным микросхемам Тарабин Б.В., Якубовский С.В. и др. М.: Э., 1980, 816с., ил.