АЦП последовательного приближения с К572ПВ1
Тема: «АЦП последовательного приближения с К572ПВ1»
Шифр студента № 0900275
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
|
Содержание
Список сокращений ………………………… ……….…………………...
Введение……………………………………………………………….……
1. Анализ работы АЦП последовательного приближения с К571ПВ1
2. Разработка и расчет узлов АЦП
2.1. Разработка и расчет тактового генератора для АЦП
АЦП с преобразованием “напряжение – частота – двоичный код” с
К1108 ПП1
2.2. Разработка и расчет преобразователя уровней ИМС
ТТЛ КМПД К155 К176
Заключение...……………………………………..…………......................
Список использованной литературы..….…………….……………….
|
|
|
|
|
|
|
|
СФ МИИТ.210700.АТС-1 ПЗ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подп
|
Дата
|
|
|
Разраб.
|
Глинская
|
|
20.11
|
АЦП с преобразованием “напряжение – частота – двоичный код” с К1108 ПП1 Пояснительная записка
|
Лит.
|
Лист
|
Листов
|
|
Пров.
|
Ребров
|
|
22.12
|
|
|
у
|
|
1
|
35
|
|
|
|
|
|
|
Группа АТС
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Утв.
|
Ребров
|
|
22.12
|
|
|
Список принятых сокращений
АЦП – аналого-цифровой преобразователь
ИП – источник питания
КПД – коэффициент полезного действия
МПП – многосторонняя печатная плата
ООС – отрицательная обратная связь
ОУ – операционный усилитель
ПИЭП – первичный источник электропитания
ПП – печатная плата
РЭА – радиоэлектронная аппаратура
CФ – стеклотекстолит
СЭ – Система электропитания
ПУ – преобразователь уровней
ВВЕДЕНИЕ
В данной курсовой работе рассмотрена схема аналого-цифрового преобразователя (АЦП) последовательного счета.
В этом курсовом используется АЦП с промежуточным преобразованием напряжения во временной интервал. Функционально такой АЦП состоит из преобразователя напряжения во временной интервал и преобразователя временного интервала в код. Аналогово-цифровые преобразователи (АЦП) представляют собой устройства, предназначенные для преобразования электрических величин (напряжения, тока, мощности, сопротивления и др.) в цифровой код. Наиболее часто входной величиной является напряжение. Все другие величины перед подачей на АЦП предварительно преобразовываются в напряжение. Однако на практике находят применение также преобразователи, например, сопротивления или емкости в цифровой код без промежуточного преобразования в напряжение. Обычно это уменьшает погрешность преобразования, но усложняет проектирование преобразователя и его изготовление. Это связано с тем, что серийные промышленные микросхемы АЦП предназначены только для работы с напряжением. Все типы АЦП можно разделить на две группы: АЦП мгновенных значений напряжений и АЦП средних значений напряжений. Так как операция усреднения предполагает интегрирование мгновенного значения напряжения, то АЦП средних значений часто называют интегрирующими.
Любой АЦП является сложным электронным устройством, которое может быть выполнено в роли одной интегральной микросхемы или содержать большое количество различных электронных компонентов. Большинство АЦП оценивают по их основным показателям, которые можно разделить на две группы: статические и динамические.
К статическим характеристикам АЦП относят: абсолютные значения и полярности входных сигналов, входные сопротивления, значения и полярности выходных сигналов, выходное сопротивление, значения напряжения и токов источников питания, количество двоичных и десятичных разрядов выходного кода, погрешность преобразования постоянного напряжения и др. К динамическим параметрам АЦП относят: время преобразования, максимальную частоту дискретизации, динамическую погрешность и др.
Выходной величиной АЦП является цифровой код, т.е. последовательность цифр, с помощью которой представляют дискретные квантованные величины. В АЦП используют четыре основных типа кодов: натуральный двоичный, десятичный, двоично-десятичный и код Грея. Большинство АЦП работают с выходом в натуральном двоичном коде.
Исходные данные
|
Тип АЦП
|
АЦП с преобразованием» напряжение – частота- двоичный код» с К1108ПП1
|
|
Частота, f
|
5*10^4
|
|
Скважность
|
5
|
|
Длительность фронтов, мкс
не более
|
0.5
|
|
Амплитуда, В
|
4
|
|
Согласуемые элементы
серии ИМС
|
ТТЛ - КМДП
К155 – К176
|
|
Нагрузочная способность ПУ
|
1
|
|
Частота переключения, f
|
1
|
|
Температурный диапазон, Т
|
-10:45
|
|
Монтажная ёмкость элементов, См
|
50пФ
|
|
Входная ёмкость
|
15пФ
|
Анализ структуры и принцип работы АЦП
Следующим типом интегрирующего АЦП с частотно-импульсным преобразованием, принцип работы которого основан на предварительном преобразовании входного напряжения в пропорциональную ему частоту следования импульсов, которая затем измеряется за фиксированный интервал времени (рис. 15). Подсчитанное количество импульсов является цифровым эквивалентом входного напряжения (рис. 16).
Основным звеном в этой схеме является частотно – импульсный преобразователь напряжения в частоту (ПНЧ). При помощи ПНЧ входное напряж6ение преобразуется в частоту импульсов, при этом f = КUвх. Число импульсов, подсчитанных счетчиком за выбранный интервал времени Тu, определяется формулой
где среднее значение напряжения на интервале Ти.
Рис. 15. Структурная схема АЦП с частотно-импульсным преобразованием
Рис. 16. Процесс частотно-импульсного преобразования
Так как погрешность ПНЧ практически входит в погрешность АЦП, то для минимизации наиболее часто в качестве ПНЧ используется преобразователь с импульсной обратной связью – рис. 17.
Рис. 17. Структурная схема преобразователя напряжения в частоту с обратной связью
ПНЧ с импульсной обратной связью состоит из входного по вторителя напряжения, интегратора и компаратора, управляющего генератора импульсов в цепи обратной связи интегратора. Заряд конденсатора С1 интегратора осуществляется входным напряже нием Uвx, а разряд производится импульсом с постоянной вольт-секундной площадью.
Если входное напряжение имеет отрица тельную полярность, то импульсы генератора должны быть поло жительными и наоборот. График работы преобразователя приве ден на рис. 18.
Рис. 18. График преобразователя «напряжение-частота»
ИМПУЛЬСНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ
Для работы различных импульсных устройств часто требуется обеспе чить подачу на их вход или в другие цепи импульсов напряжений пря моугольной формы требуемой амплитуды и длительности.
Импульсы образуются в следствии положительных и отрицательных перепадов. Крутые перепады напря жения (тока) могут создаваться нелинейными системами в результате возникновения в них регенеративных (лавинообразных) процессов.
Устройства, в которых в результате регенеративных процессов возникают крутые перепады напряжения и тока, называют регенератив ными импульсными устройствами. Среди них наибольшее распростра нение получили устройства, основанные на использовании усилителей с положительной обратной связью.
По построению и назначению регенеративные импульсные устройства подразделяют на две большие группы.
Одна из них – это генераторы, вырабатывающие импульсы напряжения требуемой амплитуды U и длительности и, форма которых близка к прямоугольной.
Вторая группа — это триггеры, вырабатывающие пере пады напряжения, которые будут рассмотрены в дисциплине ТДУ.
К регенератив ными импульсными генераторам относятся мультивибраторы.
Мультивибраторы (МВ) вырабатывают колебания (импульсы) почти прямоугольной формы, имеющие широкий спектр частоты.
Схемы мультивибраторов строятся на усилителях с положительной обратной связью и включают времязадаю щие КС-цепочки. В качестве активных элементов в них используют транзисторы и туннельные диоды.
Автоколебательный мультивибратор с коллекторно-базовыми связями (рис. 4).
Рисунок4 – автоколебательный мультивибратор
Данный МВ имеет два квазиустойчивых состояния и применяется в качестве ГПИ в тех случаях, когда нет жестких требований к стабильности этих параметров.
Будем считать, что VT1 – насыщен (открыт), а VT2 – закрыт; С1 – разряжен, С2 – заряжен.
После того как напряжение на базе VT2 перейдет нулевой уровень (t0), транзистор отпирается, появляется коллекторный ток, создается положительное приращение на Rк2, которое через С1 передается на базу VT1, выводит этот транзистор из насыщения. Ток iк1 уменьшается, напряжение на коллекторе получает отрицательное приращение, которое с коллектора VT1 через С1 передается на базу VT2, вызывает его дальнейшее отпирание. При этом Uс1 const запирает VT1 (рис. 5).
АМВ перешел в другое квазиустойчивое состояние. Теперь происходит перезаряд С1: пер = С1Rб1 и заряд С2: зар = С2Rк1. Длительность импульсов определяется временем перезарядки конденсаторов С1, С2:
tu1, 2=перln2Eк /Ек = 0,7С1С2R1,2. (6)
Амплитуда выходных импульсов равна Uк Еп. Нестабильность колебаний АМВ определяется нестабильностью параметров схемных элементов и транзисторов. Особенно влияет температурная нестабильность за счет Iк0.
Длительность импульса tи=0,7 СRб можно регулировать путем изменения емкости С (обычно дискретно) или Rб в небольших пределах (изменение R в широких пределах приводит к изменению глубины насыщения транзисторов, а следовательно, к изменению времени рассасывания tp и нестабильности tu).
Расчёт тактового генератора для АЦП.
Разработать и рассчитать тактовый генератор для АЦП с использованием преобразования «напряжение – временной интервал – двоичный код» с ГЛИН по следующим исходным данным:
Дано:
Частота – Гц
Скважность – 5
Длительность фронтов –
Амплитуда – 4В
Решение
Rб=
Результаты расчета были проверены путем моделирования с использованием программы….. (рис. 2.1, рис2.2)
Рисунок 2.1 - Принципиальная схема мультивибратора
Рисунок 2.2 - Схема рассчитанного тактового генератора
2. Расчет и описание работы преобразователя уровней (ПУ)
2.1 Описание ПУ
Преобразователь уровней (ПУ) - специальная схема, пре образующая выходные сигналы цифровой ИС (интегральная схема) одного типа во входные сигналы цифровой ИС другого типа (Иногда ПУ назы вают транслятором уровней).
ПУ должен обеспечить преобразование выходного логического уровня одного элемента ЛЭ1 во входной логический уро вень другого элемента ЛЭ2 с заданным коэффициентом разветвле ния n. (т.е. ПУ должен давать требуемый логический уровень для n элементов ЛЭ2, параллельно подключенных к выходу ПУ).
При проектировании микроэлектронной аппаратуры на цифровых интегральных микросхемах на практике возникает необходимость в совместном использовании цифровых ИМС (интегральные микросхемы) различ ных серий. Эти ИМС могут существенно различаться как конст руктивно-технологическими, схемотехническими решениями, так и электрическим и параметрами, вследствие чего они не могут сопрягаться непосредственно. Использование ПУ позволяет обес печить управление интегрального логического элемента (ЛЭ) од ной серии интегральным логическим элементом другой серии, т.е. добиться электрического и временного сопряжения этих двух элементов.
Каждый ЛЭ характеризуется набором входных и выходных статических и динамических параметров. К статическим параметрам относятся: входные (Uвх) и выходные (Uвых) напряжения; уровни логической "1" (U1) и логического "0" (U0); входные и выходные токи ЛЭ в состояниях логического "0" и логической "1м по входу и выходу; Iн - ток нагрузки; Uп+ - допустимая положительная статическая помеха при уровне на выходе (помехозащищенность снизу)
и Uп- - допустимая ста тическая помеха при уровне У на выходе (помехозащищённость сверху).
Средние значения этих параметров, пределы их изменений и их полярности у различных ЛЭ разные.
На рис.1 представлена обобщенная структурная схема со гласования элементов ЛЭ1 и ЛЭ2 с различными типами логики и схемотехники. Основным элементом схемы согласования является преобразователь уровня ПУ. Входной П1 и выходной ПЗ каскады обеспечивают согласование выходов ЛЭ1 со входом П2 и выхода П2 с входом ЛЭ2. В отличие от логических элементов, у кото рых значения уровней входных и выходных сигналов, как прави ло, совпадают, у ПУ значения входных и выходных сигналов всегда различны. Это характерный признак ПУ. Поэтому простей шим способом обеспечения полного сопряжения уровней ЛЭ1 и ЛЭ2 является способ построения схемы, при котором входной каскад ПУ - П1 был реализован аналогично схеме вы ходного каскада ЛЭ1. Аналогично выходной каскад ПУ - ПЗ должен быть реализован по схеме входного каскада ЛЭ2. Чтобы обеспечить выполнение этих условий при таком способе по строения ПУ необходимо одновременно использовать питающие напряжения как ЛЭ1, так и ЛЭ2. В практических случаях, когда ЛЭ1, ПУ, ЛЭ2 размещены на одной и той же плате или в одном корпусе микросхемы, схе му ОУ можно упростить, исключив из нее каскады П1 или ПЗ или оба. В интегральном варианте ПУ может содержать все три каскада П1-П2-ПЗ, так как при этом ограничения на соедине ния между ПУ и цифровыми ИС с ЛЭ будут такими же, как для связей между цифровыми ИС в данной аппаратуре. Это в определенной степени облегчит конструирование электронных блоков аппаратуры.
Кроме обеспечения совместимости уровней сигналов ПУ должны удовлетворять специальным требованиям, например, та ким как:
- сохранение преобразователем порогового уровня управ ляющего элемента ЛЭ1 и уровней токов элементов ЛЭ1 и ЛЭ2;
- обеспечение преобразования уровней с логической или без инвер сии;
- обеспечение заданных требований по нагрузочной спо собности и параметрам быстродействия.
Обеспечение заданных требований по нагрузочной способ ности сводится к обеспечению преобразования выходного логи ческого уровня элемента ЛЭ1 во входной логический уровень элемента ЛЭ2 с заданным коэффициентом разветвления n (т.е. ПУ должен давать требуемый логический уровень для n эле ментов ЛЭ2 параллельно подключенных к выходу ПУ).
Обеспечение заданных требований по параметрам быстро действия обычно сводится к тому, что ПУ не должен ухудшать быстродействие цифрового устройства, в котором он используется, т.е. задержка на переключение ПУ должна быть не больше задержки более медленного из элементов ЛЭ1 и ЛЭ2.
Можно сформулировать общие правила построения ПУ, при годные для большинства возможных вариантов преобразователей уровня:
- преобразователи уровней проектируются для конкретных схем с обязательным учетом выходных характеристик и парамет ров управляющего элемента и входных характеристик и парамет ров управляемого элемента;
- перепад логических уровней управляющего элемента должен быть достаточным для надежного функционирования пре образователей уровней;
- преобразователь уровней должен обеспечивать необхо димые динамические параметры с учетом емкостных и активных нагрузок.
По схемотехнической реализации основных логических функций цифровые ИМС, наиболее распространенные в настоящее время, подразделяются на следующие группы ИМС:
- ИМС транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ, ТТЛШ);
- ИМС эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ);
- ИМС на МДП-транзисторах (КМДП-логика, p-МДП-логика, n-МДП-логика);
- ИМС на элементах инжекционной логики (и2л).
Расчет преобразователя уровня (ПУ). Исходные данные.
Согласуемые элементы, серии ИС: ТТЛ (К155) -» КМДП (К176).
Нагрузочная способность: 1
Частота переключения: 1
Температурный диапазон: -10 + 45 °С
Из справочника выбираем конкретные микросхемы серии К155 и К176:
К155ЛАЗ - два элемента 2И-НЕ; К176ЛА7 отличается от микросхемы
К155ЛАЗ только нумерацией выводов двух средних (по схеме) логических
элементов 2 И – НЕ
Типовые статистические параметры используемых микросхем
|
Параметр
|
ТТЛ
|
КМДП
|
|
Е,В
|
5 ±5%
|
(5 + 9)±5%
|
|
и",В
|
0,4
|
0,3
|
|
и1,в
|
2,4+4,5
|
4,5 + 8,2
|
|
1'вх, мА
|
0,1
|
1,5*10""'
|
|
1"вх, мА
|
1,6
|
1,5*10"J
|
|
1'вых, мА
|
1
|
2,5
|
|
1°вых, мА
|
16
|
2,5
|
|
U„,b
|
0,6
|
1 + 3
|
Справочные данные для K155JIA3
|
Параметр
|
|
Е,В=5В±5%
|
|
Uu,B=0,4
|
|
Uu,B=0,4
|
|
U1,B=2,4
|
|
1'вх, MA=0,04
|
|
1"вх, MA=-1,6
|
|
I вых, mA=16
|
|
1ивых, mA=-0,4
|
|
Цп(Помех-ть)=0.9
|
|
Краз=10
|
Коэффициент разветвления по выходу (при работе элементов на аналогичные) КРАЗ =10, данные параметры обеспечиваются в диапазоне температур -10°С+...+45°С
Корпус ИМСК155ЛЛЗ
К155 Л A3 (четыре логических элемента 2И-НЕ)
Условное графическое обозначение
1,2,4,5,9,10,12,13 - входы Х1-Х8; 3 - выход Y1;
6 – выход Y2
7 – общий
8 – выход Y3
11 – выход Y4
14 – напряжение питания;
Справочные данные для К176ЛА7:
|
Параметр
|
|
Е,В=9В±5%
|
|
U",в=о,з
|
|
U’вых = 8,2В
|
|
I1bx, мА=0,1
|
|
10вх, мА=-0,1
|
|
11вых, мА=0,3
|
|
10вых, mA=0,3
|
|
Цп(Помех-ть)=0.9
|
Условное графическое обозначение
1,2,4,5,9,10,12,13 - входы X1-X8;
6 - выход Y1; 7 - общий;
8 - выход Y2; 14 - напряжение питания;
К1 76ЛА7
В том случае, когда ставится задача спроектировать ПУ ТТЛ—»КМДП для расположенных на одной и той же плате конкретных ТТЛ ИС и КМДП ИС с заданной нагрузочной способностью ПУ, частотой переключения и температурным диапазоном работы ПУ, схема преобразователя может содержать только один биполярный транзистор VT и резисторы Re, RK (рис 6,7).
_)
(рис 7)
б.Выбор биполярного транзистора для схемы ПУ
Для реализации ПУ выберем транзистор КТ503А, который является кремниевым, эпитаксиально-планарным п-р-п универсальным низкочастотным маломощным. Предназначен для работы в усилителях НЧ, операционных и дифференциальных усилителях, импульсных схемах.
Электрические параметры транзистора КТ503А
Напряжение насыщения коллектор-эмиттер при 1К=10 мА, 1б=1 мА,
UK3 тс=0,2В.
Напряжение насыщения база-эмиттер при 1к=10 мА, 1б=1 мА, U =0,8 В.
Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером: frp=5 МГц;
Статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером: (3=40-5-120; Обратный ток коллектора: 1Кбо.=1 мкА, при UK6 = UK6 нас
Предельно – эксплуатационные данные транзистора КТ201ТА
Постоянное напряжение коллектор – база при Т= 233 – 258С,UK6 Мах~40В.Постоянный ток базы при Т=233-258°К, 1Кб мах=Ю0 мА. Постоянный ток коллектора при Т=233 - 258°К 1Кб мах=150 мА
Постоянная рассеиваемая мощность коллектора при Т=233-298°К - 0,35Вт. Выбор напряжения питания для ПУ Температура окружающей среды 233-358 К. Данный транзистор выбран потому, что его параметры ^=5 МГц, UK3 Нас=0>2 В,
Т=233-358°К удовлетворяют заданному для ДУ требованиям. Напряжение питания ПУ выбрано равным напряжению питания элемента К176ЛА7.
Un=9B ± 5%
а) Выбор номинала резистора
Если на входе ПУ уровень логического "0" элемента KI55JIA3: UВХ=U0ТТЛ
= 0,4 В, то транзистор КТ503А, выполняющий в ПУ функции VT, находится в отсечке, т.к. UВХ<UБЭ НАС= 0,8 В. На выходе ПУ должен быть сформирован уровень логической «1» элемента К561ЛЕ5: U’КМДП8,2 В.
Из неравенства для наихудшего соотношения параметров определяем первое ограничение сверху на величину Rк.
Где Е = 9 В – 0,45 В = 8,55 В – минимальное напряжение питания при допуске 5%
U’КМДП = U’ВЫХ КМДП= 8,2 В – уровень логической «1» на выходе элемента К561ЛЕ5
n = 2 – нагрузочная способность
- максимальные значения входного тока элемента К561ЛЕ5
И обратного тока коллектора транзистора КТ503А, которые достигаются при максимальной температуре Тмах=45оС=345К.
Для нахождения воспользуемся выражением:
где Т*- температура удвоения при которой обратный ток удваивается (Т*8оС для кремния);
- значение тока при некоторой исходной температуре;
Т- температура, при которой измеряют ток Io.
Подставив значения, получим первое ограничение сверху на величину Rк:
Второе ограничение сверху на величину Rк из условия:
где =1 мГц- заданная частота переключения
Сн=Свх+См – емкость нагрузки;
n=2;
Свх= 12 пФ – входная ёмкость элемента К561ЛЕ5
См = 50 пФ – емкость монтажа.
Подставив значения, получим второе ограничение сверху на величину Rк:
Из неравенства для наихудшего соотношения параметров определяем ограничение снизу на величину Rк.
Где Е = 9 В + 0,45 В = 9,45 В – максимальное напряжение питания при допуске 5%
UКЭ НАС = 0,2 В – напряжение насыщения коллектор-эмиттер транзистора КТ503А
n = 2 – нагрузочная способность
IК МАХ =0,15 А – максимально допустимый ток транзистора КТ503А
- максимальные значения входного тока элемента К561ЛЕ5, которое достигается при максимальной температуре Тмах=70оС=345К, заданного температурного диапазона ПУ.
Для нахождения воспользуемся выражением:
где Т*- температура удвоения при которой обратный ток удваивается (Т*8оС для кремния);
- значение тока при некоторой исходной температуре;
Т- температура, при которой измеряют ток Io.
Подставив значения, получим ограничение снизу на величину Rк:
Таким образом, получили двусторонние ограничения на величину сопротивления Rк
.
С точки зрения уменьшения мощности потребляемой ПУ необходимо выбрать величину наибольшей, удовлетворяющей двухстороннее ограничение и в соответствии со стандартным рядом номиналов резистора.
Выбираем величину сопротивления резистора =5,62кОм ± 5%.
б) Выбор номинала резистора
Из неравенств получим первое и второе ограничение снизу на величину
; ,
где = 2,4 В- уровень логической «1» на выходе элемента К155ЛА1
= 0,8 В – напряжение насыщения база-эмиттер транзистора КТ503А
= 0,4 В – выходной ток логической «1» элемента К155ЛА1
= 0,1 А – максимально допустимый ток базы транзистора КТ503А
Подставив значения, получим ограничение снизу на величину :
;
Для определения ограничения сверху на величину потребуем, чтобы для выбранного транзистора КТ503А обеспечивалась бы степень насыщения S =1,5.
Из неравенства для наихудшего соотношения параметров определяем соотношение сверху на величину :
,
где = 40 – минимальное значение статического коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером транзистора КТ503А
=5,62 кОм – 0,281 кОм = 5,339 кОм – минимальное сопротивление резистора при допуске 5%
= 2,4 В
= 0,2 В
Е = 9,45 В
Подставив значения, получим ограничение сверху на величину :
Таким образом, мы получаем двухстороннее ограничение на величину сопротивления :
4 кОм; 0,016 кОм; 24,6кОм
С точки зрения обеспечения требуемой степени насыщения S = 1,5 транзистора VT необходимо выбрать величину наибольшей, удовлетворяющей двухстороннее ограничение и в соответствии со стандартным рядом номиналов резистора.
Выбираем величину сопротивления резистора =22кОм ± 5%.
3.3. Определение мощности потребляемой ПУ.
Мощность, потребляемая ПУ от источников питания E в состоянии логической «1» на выходе для наихудшего соотношения параметров определяется выражением:
где Е = 9,45 В; n = 2; = 0,5мкА; = 11,25 мкА.
Подставив значения, получим:
Мощность потребляемая ПУ от источника питания Е в состоянии логического «0» на выходе для наихудшего соотношения параметров определяется выражением:
где Е = 9,45 В; n = 2; =0,2 В, = 5,339 кОм, = 1,125 мкА.
Подставив значения, получим:
3.4. Построение передаточной характеристики ПУ 
.
На передаточной характеристике рассматриваемой схемы выделим три участка.
а) Если Uвх Uбэнас = 0,8 В, то VT находится в отсечке и Uвых определяется выражением
,
где Е = 9 В, n = 2, I1вх кмдп = 0,1 мкА, Iко = 1 мкА, Rк = 5,62 кОм.
Подставив значения, получим:
б) Если Uвх Uбэнас = 0,8 В, то VT открыт и его ток базы равен:
Пока Iб Iбнас = транзистор VT находится в активном режиме.
Ток транзистора VT достигает значения при
Поэтому если U*= 0.8 В <Uвх<2,032В, то Iк = Iб и согласно
в) Если Uвх2,032В, то VT находится в насыщении и Uвых= Uкэ нас= 0,2 В
Зависимость Uвых=f(Uвх) представлена на рисунке.
3.5 Расчет статической помехоустойчивости
По передаточной характеристике ПУ можно практически найти статическую помехоустойчивость ПУ, которая характеризуется параметрами Uп+ и Uп-
Для этого на графике Uвых = f(Uвх) параллельно оси абсцисс проводим уровни логической "1" и логического "0" на выходе элемента K561ЛЕ5. Абсциссы точек пересечения харак теристики с уровнями U1кмдпmin =8,2В и U0кмдпmax =0,3В соответствуют пороговым значениям U1пop=0,9В и U0пop=1,97В. Отложим по оси абсцисс уровни ло гической "1" и логического "0" на выходе элемента K561ЛЕ5.
Напряжение Uп+ = U1пор – U0ттлmax = 0,9 В - 0,4 = 0,5В характеризует помехоустойчивость схемы ПУ к помеховым выбросам положительной полярности уровня логического "0" на его входе. Напряжение Uп- = U1ттлmin - U0пор = 2,4 - 1,97 = 0,43В характеризует помехоустойчивость схемы ПУ к отрица тельным изменениям уровня логической "1".
Заключение
Анализ развития современной электроники показывает, что цифровая электроника составляет большую часть современных РЭС. Одним из элементов цифровой электроники является АЦП различных типов, которые предназначены для преобразования аналового сигнала в цифровой. В данной работе проведен анализ структуры и принципе действия ( АЦП последовательного счета) и выбрана ИМС данного АЦП типа KD522A
Для управления АЦП разработан тактовый генератор в виде автоколебательного мультивибратора.
Моделирование показало, что данный тактовый генератор удовлетворяет требованиям предъявленным к управлению АЦП.
Кроме этого в работе рассчитана схема ПУ для сопряжения ТТЛ – КМДП
Для данной схемы сопряжения уровней была определена статическая помехоустойчивость.
Список использованной литературы
- Опадчий Ю. Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс): Учебник для ВУЗов – М.: Горячая линия – Телеком, 2007 г. – 768 с.: ил.
- Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП. М.: Энергоатомиздат, 2009. 320 с.
- Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / Под ред. С. В. Якубовского. М.: Радио и связь, 1990. 496 с.
- Титце У, Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. М.: Мир, 1983. 512с.
- Гнатек Ю.Р. Справочник по цифро-аналоговым и аналого-цифровым преобразователям. М.: Радио и связь, 1982. 551 с.
- Мкртчян С.О. Преобразователи уровней логических элементов. М.: Радио и связь, 2010. 64 с.
- Микропроцессоры. Кн. 2.: Средства сопряжения. Контролирующие и информационно-управляющие системы / Под ред. Л. Н. Преснухина. М.: Высшая школа, 2009.
- Преснухин Л.Н., Воробьев Н.В., Шишкевич Л.А. Расчет элементов цифровых устройств: Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1982.
- Полупроводниковые приборы. Транзисторы: Справочник / Под ред. Н.Н. Горюнова. М.: Энергоиздат, 2011.
- Балакай В. Г. Интегральные схемы АЦП и ЦАП. М.: Энер гия, 1978.
- Вениаминов В. Н. и др. Микросхемы и их применение. М.: Ра дио и связь, 1989.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
одпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
U1пор=0,9 В
U0пор=1,97 В
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
СФ МИИТ.210700.АТС ПЗ
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
АЦП последовательного приближения с К572ПВ1