Аналого-цифровые преобразователи. Проектирование схем электрических принципиальных. Делитель напряжения, интегратор, компаратор, источник опорного напряжения, источник квантующих импульсов. Счетчик импульсов. Формирователь сигнала "Упр.SW1, "Запись".
Аннотация к работе
Этот процесс позволяет приблизить теоретическое обучение к последующей практической деятельности. В период проектирования студенты приобретают навыки самостоятельной работы по проектированию и анализу схем, по использованию справочной литературой, а также имеют возможность проявить инициативу в решении технических задач. Идея времяимпульсного метода преобразования состоит в преобразование входного сигнала (обычно - в виде постоянного напряжения) в пропорциональный отрезок времени, а затем в код.В момент времени по команде от устройства управления (УУ) замыкается ключ (ключ при этом разомкнут) и ко входу интегрирующего усилителя подключается опорное напряжение . В течение этого интервала времени на счетчик импульсов (СИ) поступают импульсы от генератора импульсов (ГИ) с частотой , число которых пропорционально входному напряжению: .(1.7) После срабатывания компаратора в момент времени замыкается ключ и размыкается ключ . В момент времени по команде от устройства управления (УУ) замыкается ключ (ключи и при этом разомкнуты) и ко входу интегрирующего усилителя подключается входное напряжение . Начиная с момента времени замыкается ключ (ключи и при этом разомкнуты), и в течение времени происходит процесс разряда конденсатора через резистор от источника опорного напряжения .В состав АЦП входят два блока: блок аналого-цифровой (БАЦ) и блок цифровой (БЦ). В состав БАЦ входят делитель напряжения (ДН), источник опорного напряжения (ИОН), входной переключатель (ВП), интегратор (И) с переключателем интегратора (ПИ) и компаратор (К). При этом номинальное значение входного напряжения интегратора (номинальное значение выходного напряжения ДН) определяется формулой: =-1 В.(2.3) Номинальное значение коэффициента преобразования интегратора определяется формулой (9): с/В,(2.4) где - номинальные значения интервала времени интегрирования и номинальное значение опорного напряжения . Задаемся номинальным значением опорного напряжения =2 В.Необходимость использования ДН изложена выше. Требования к ДН: - номинальное значение коэффициента деления 0,01; Схема ДН приведена на рисунке 3.1.Интегратор постоянного напряжения обычно реализуют на основе операционного усилителя (рисунок 3.2) [5] Если предположить, что ОУ идеальный (коэффициент усиления дифференциального напряжения , входное сопротивление для дифференциального напряжения , выходное сопротивление ), то через конденсатор протекает ток заряда: . Множитель представляет собой коэффициент преобразования интегратора. В качестве ОУ в интеграторе выбираем усилитель типа AD707 корпорации IDA [5]. Основные параметры и характеристики ОУ типа AD707 приведены в таблице 1.Основные требования к ключам: - как можно меньшее сопротивление в замкнутом состоянии; как можно меньшее значение тока утечки в разомкнутом состоянии; Из всего многообразия аналоговых ключей выбираем МС типа ADG849 корпорации IDA [8]. На рис.3.6 приведена структура и нумерация выводов МС типа ADG849. Основные параметры МС типа ADG849 приведены в таблица 2.Основные требования к компаратору: - минимально возможное напряжение смещения; В качестве компаратора выбираем МС типа AD790 корпорации IDA. Основные параметры МС типа AD790 приведены в таблице 3 [7]. На рисунке 3.6 приведено условное графическое обозначение МС типа AD790.Источник опорного напряжения (ИОН) предназначен для разряда конденсатора в интеграторе напряжением , противоположным по полярности входному напряжению .т.к. входное напряжение отрицательной полярности, то ИОН должен создавать напряжение положительной полярности. Применяется в основном для стабилизации номинального напряжения 9В [10]. Основные параметры стабилитрона типа Д81Е приведены в таблице 4. Округляем полученное значение в меньшую сторону (увеличивается ток через стабилитрон и увеличивается коэффициент стабилизации) до ближайшего стандартного номинала из ряда Е24. Резисторы выполняют функцию делителя напряжения.На рисунке 3.9 приведена схема источника импульсов квантования и временного селектора. Генератор импульсов частотой 100 КГЦ реализован на МС D1.1, D1.2 типа К155ЛАЗ, резисторе и кварцевом резонаторе .На рисунке 3.10 приведена схема счетчика импульсов. Счетчик импульсов реализован на четырех последовательно включенных микросхемах D6… D9 типа К155ИЕ2. На рисунке 3.11 приведена схема формирователя сигнала «Упр.SW1». Сигнал «Упр.SW1» должен замыкать ключ SW1 в течении интервала времени =160 мс. На рисунке 3.12 приведена схема формирователя сигналов «Сброс СИ», «Запись».На рисунке 3.13 приведена схема регистраВ работе произведено проектирование АЦП двухтактного интегрирования.
План
Содержание
Введение
1. Анализ современного состояния научно-технического уровня по тематике проектирования
1.1 Аналого-цифровые преобразователи
2. Проектирование на структурном уровне
3. Проектирование схем электрических принципиальных
3.1 Делитель напряжения
3.2 Интегратор
3.3 Ключи
3.4 Компаратор
3.5 Источник опорного напряжения
3.6 Источник квантующих импульсов
3.7 Счетчик импульсов
3.8 Формирователь сигнала «Упр.SW1».
3.9 Формирователь сигналов «Сброс СИ», «Запись».
3.10 Регистр
Заключение
Список использованных источников
Введение
Курсовое проектирование является составной частью процесса подготовки инженеров и специалистов. Этот процесс позволяет приблизить теоретическое обучение к последующей практической деятельности.
В период проектирования студенты приобретают навыки самостоятельной работы по проектированию и анализу схем, по использованию справочной литературой, а также имеют возможность проявить инициативу в решении технических задач.
Идея времяимпульсного метода преобразования состоит в преобразование входного сигнала (обычно - в виде постоянного напряжения) в пропорциональный отрезок времени, а затем в код. Данный метод применим для разработки и построения различных устройств, в том числе и аналого-цифровых преобразователей.
Особенностью современных устройств является возможность вывода информации об измеряемых величинах в ЭВМ. Это достаточно удобно для дальнейшей их обработки. Согласно требованиям технического задания проектируемое устройство должно работать в автоматическом режиме.
Целью данного курсового проекта является проектирование аналого-цифрового преобразователя двухтактного интегрирования.
Вывод
В работе произведено проектирование АЦП двухтактного интегрирования.
Произведен обзор АЦП аналогичного принципа действия. Приведены структурные схемы и временные диаграммы, которые иллюстрируют принцип работы проектируемого АЦП.
Произведен расчет различных блоков различных боков принципиальной схемы АЦП.
Проведен анализ метрологических характеристик АЦП.
Список литературы
1. Никонов А.В. Методические аспекты построения измерительных устройств: Учеб. пособие, Омск Изд-во ОМГТУ, 2001.- 52 с.
2. Приборы времяимпульсного преобразования/ Метод указания по курсовому проектированию/ Сост. Г.С. Кривой.- Омск, 1987.- 16 с.
3. Кончаловский В.Ю. Цифровые измерительные устройства: Учеб. пособие для вузов по спец. "Информ.-измерит. техн.".- M.; Энергоатощиздат, 1985.- 304 с.
4. Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. - Киев: Высшая школа, 1980 - 543 с.
5. Никонов А.В. Основные узлы цифровых измерительных устройств: Учеб. пособие. Омск; Изд-во ОМГТУ, 2001.- 50 с.
6. 5. Андреев Ю.Н., Антонин Д.М., Иванов Д.М. и др. Резисторы (справочник). - М.: Энергоатомиздат, 1981. - 352 с.
Электронные ресурсы: 7. Analog Divces. Data sheet [Электронный ресурс] URL: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/obsolete-data-sheets/2143387AD707.pdf
8. Analog Divces. Data sheet [Электронный ресурс] URL: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADG849.pdf
9. Analog Divces. Data sheet [Электронный ресурс] URL: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD790.pdf