Ацп

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1. СТРУКТУРНА СХЕМА АЦП.

2. БУФЕРНИЙ УСИЛИТЕЛЬ.

3. ДЖЕРЕЛО ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

4. СХЕМА ЗАПУСКА.

5. АЦП КР1107ПВ2.

6. КПУ «ЕЛЕКТРОНІКА МС 2702 «.

7. ПРОГРАМА РОБОТИ КОНТРОЛЛЕРА.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

ДОДАТОК 1.

ДОДАТОК 2.

ДОДАТОК 3.

БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК.

ТЕХНІЧНЕ ЗАДАНИЕ.

Проектування восьмирозрядного швидкодіючого АЦП для спостереження форми сигналу зйомок з ФЭУ.

Особливі додаткові відомості: Вхідний опір 75 ом.

Обчислювані вхідні амплітуди 0?-2 В.

Обчислювані часи від 10? S до 1 mS.

Похибки у вимірі амплітуди і часу трохи більше 5%.

— 3;

Протягом останніх десятиліть обумовлені широким впровадженням у галузі народного господарства коштів мікроелектроніки та обчислювальної техніки, обмін інформацією зі якими забезпечується лінійними аналоговими і цифровими перетворювачами (АЦП і ЦАП).

Сучасний етап характеризується великих і надвеликих інтегральних схем ЦАП і АЦП з високими експлуатаційними параметрами: швидкодією, малими похибками, многоразрядностью. Включення БІС ЦАП і АЦП єдиним, функціонально закінченим блоком сильно спростило упровадження їх у прилади й установки, використовувані як і наукові дослідження, і у в промисловості й дозволило швидкого обміну інформацією між аналоговими і цифровими устройствами.

— 4;

1. СТРУКТУРНА СХЕМА АЦП.

СТРУКТУРНА СХЕМА АЦП ПРЕДСТАВЛЕНА НА РИС. 1.1.

СТРУКТУРНА СХЕМА АЦП.

РИС 1.1.

ВОНА МІСТИТЬ БУФЕРНИЙ ПІДСИЛЮВАЧ (СУ), У ВИГЛЯДІ ЯКОГО ЗДІЙСНЮЄТЬСЯ РОЗВ’ЯЗКА ВИСОКОЮ ВХІДНИЙ ЁМКОСТИ АЦП МІКРОСХЕМИ КР1107ПВ2 ВІД ДЖЕРЕЛА СИГНАЛУ. ДЖЕРЕЛО ОПОРНОГО НАПРУГИ (ІОН) СЛУЖИТЬ ДЛЯ ХАРЧУВАННЯ ДІЛЬНИКА НАПРУГИ У АЦП, ДЛЯ ПОДАЧИ ОПОРНИХ КВАНТОВАННЫХ НАПРУГ НА КОМПАРАТОРЫ. ОЦИФРОВУВАННЯ ВХІДНОГО АНАЛОГОВОГО СИГНАЛУ ЗДІЙСНЮЄТЬСЯ У АЦП (МІКРОСХЕМА КР1107ПВ2), ЯКА ПЕРЕТВОРЮЄ АНАЛОГОВИЙ СИГНАЛ АМПЛІТУДОЮ 0?2 У З ЧАСТОТОЮ ПЕРЕТВОРЕННЯ НЕ БІЛЬШЕ 20 МГЦ У ВОСЬМИБИТНЫЙ ВИХІДНИЙ КОД, ВИД ЯКОГО ВИЗНАЧАЄТЬСЯ ПРОГРАМНО, ПОДАЧЕЮ ДВУХБИТНОГО КОДА НА ВХОДИ 36, 41 МІКРОСХЕМИ. ВИХІДНИЙ КОД, ЧЕРЕЗ МАГІСТРАЛЬНИЙ ПІДСИЛЮВАЧІ (МУ1, МУ2) НАДХОДИТЬ НА ПОРТ РМ КОНТРОЛЕРА ВВОДУ-ВИВОДУ КР580ВВ55 ЗАПРОГРАМОВАНОГО НА ВВЕДЕННЯ, А ПОТІМ ЗАЛЕЖНО ВІД ПРОГРАМИ АБО У ОЗУ ВИКОРИСТОВУВАНОГО У ДАНОЇ СХЕМОЮ ПРОГРАММИРУЕМОГО.

— 5;

УНІВЕРСАЛЬНОГО КОНТРОЛЕРА (КПУ) «ЕЛЕКТРОНІКА МС2702 », АБО ЧЕРЕЗ ПОРТ РА, ЗАПРОГРАМОВАНОГО НА ВИХІД, ВИВОДИТЬСЯ НА СОПРЯГАЕМЫЙ КОНТРОЛЕР ДЛЯ ОБРОБКИ ДАНИХ 1.

СЬОМИЙ БІТ ПОРТУ РС ВИКОРИСТОВУЄТЬСЯ ЯК СТРОБИРУЮЩИЙ АЦП КАНАЛ. У ЦЕЙ БІТ ВИСТАВЛЯЄТЬСЯ ЛОГІЧНА ЕДЕНИЦА З ЧАСТОТОЮ, ОБУМОВЛЕНОЮ ПРОГРАМОЮ КОНТРОЛЛЕРА.

ЗАПУСК АЦП НА ПЕРЕТВОРЕННЯ РЕАЛІЗОВАНИЙ ПРОГРАМНО. З ДОПОМОГОЮ СХЕМИ ЗАПУСКУ, ЩО МІСТИТЬ КОМПАРАТОРЫ, СРАБАТЫВАЮЩЕЙ ВІД ВІД'ЄМНОГО СИГНАЛУ АМПЛІТУДОЮ -1МВ ДО -4 В І RS-ТРИГГЕРА, ВЫХОДНЫМ СИГНАЛОМ ЯКОГО ПОДАНИМ НА БІТ С7 ПОРТУ РС, ЗАПУСКАЄТЬСЯ ПРОГРАМА ПЕРЕТВОРЕННЯ АЦП. БІТ С5 ПОРТУ РС ВИКОРИСТОВУЄТЬСЯ ЯК КАНАЛ СИГНАЛУ ГОТОВНОСТІ НА ПОЧАТОК ПРЕОБРАЗОВАНИЯ.

— 6;

2. БУФЕРНИЙ УСИЛИТЕЛЬ.

ХАРАКТЕРНОЮ ОСОБЛИВІСТЮ МІКРОСХЕМИ КР1107ПВ2 Є ВЕЛИКА ВХІДНІ ЁМКОСТЬ (БІЛЬШЕ 100 ПФ). У ЗВ’ЯЗКУ З ЦИМ, ПРИ ВИКОРИСТАННІ ЭТИХ МІКРОСХЕМ У ВИМІРЮВАЛЬНИХ УСТРОЙСВАХ ВИНИКАЄ НЕОБХІДНІСТЬ У БУФЕРНОМ КАСКАДІ ДЛЯ РОЗВ’ЯЗКИ ДЖЕРЕЛА СИГНАЛУ ВІД ЕМКОСТНОЙ ДОВАЖКУ. ПРИ НІЖ НА ЦЕЙ КАСКАД НАКЛАДАЮТЬСЯ ВЕСЬМА ЖОРСТКІ ВИМОГИ ПО СТАБІЛЬНОСТІ КОЕФІЦІЄНТА ПОСИЛЕННЯ, ТЕРМОСТАБИЛЬНОСТИ, ПОЛОСЕ ПРОПУСКАННЯ, ТАК Ж ПОТРІБЕН ВИСОКЕ ВХІДНИЙ ОПІР, ЩОБ НЕ ВНОСИТЬ ПОХИБКИ У ВИМІРЮВАНИЙ СИГНАЛ АБО ВХІДНИЙ ОПІР, ОДНАКОВУ ХВИЛЬОВОМУ ОПОРУ КАБЕЛЮ, ПОЄДНУЄ ДЖЕРЕЛО СИГНАЛУ І АЦП.

СХЕМА, УКАЗАНАЯ НА РИС. 2.1 МОЖЕ ПРАЦЮВАТИ З ЁМКОСТЬЮ ДОВАЖКУ ДО 300 ПФ З СМУГОЮ ПРОПУСКАННЯ ДО 20 МГЦ, НЕЛІНІЙНИЙ АЧХ — 0,2? І КОЕФІЦІЄНТ ПЕРЕДАЧІ РІВНИЙ 1.

ОСНОВА БУФЕРНОГО НЕИНВЕРТИРУЮЩЕГО ПІДСИЛЮВАЧА — ДИФЕРЕНЦІАЛЬНИЙ КАСКАД, ЗІБРАНИЙ НА ТРАНЗИСТОРАХ VT1 І VT2. НАВАНТАЖЕННЯМ ЙОГО Є СХЕМА — «ТОКОВОЕ ДЗЕРКАЛО «НА МИКРОСБОРКЕ ІЗ ДВОХ ПІДІБРАНИХ ПО ХАРАКТЕРИСТИКАМ ТРАНЗИСТОРАХ (DA1).

НА ВИХОДІ ЗІБРАНО ЭМИТТЕРНЫЙ ПОВТОРЮВАЧ НА ТРАНЗИСТОРІ VT6, УЗГОДЖЕНИЙ З ДИФЕРЕНЦІЙНИМ КАСКАДОМ І З ТОКОВЫМ ПОВТОРИТЕЛЕМ VT4. РЕЗИСТОРЫ R1-R3 УТВОРЮЮТЬ ДІЛЬНИК НАПРУГИ ДЛЯ ПІДСТРОЮВАННЯ «0 «НА ВИХОДІ ПІДСИЛЮВАЧА БЕЗ СИГНАЛУ НА ВХОДІ. НА ТРАНЗИСТОРАХ VT3-VT4 І ДИОДАХ VD1-VD3 ЗІБРАНІ ДВА ДЖЕРЕЛА СТРУМУ ДЛЯ ХАРЧУВАННЯ ДИФЕРЕНЦІАЛЬНОГО КАСКАДУ І ТОКОВОГО ПОВТОРИТЕЛЯ./2/.

ПРИНЦИПОВА ЕЛЕКТРИЧНА СХЕМА БУФЕРНОГО УСИЛИТЕЛЯ.

Рис 2.1.

— 7;

3. ДЖЕРЕЛО ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

ПАРАЛЕЛЬНІ АЦП, ТАКІ ЯК ВИКОРИСТОВУВАНА МІКРОСХЕМА КР1107ПВ2 ПОБУДОВАНО НА ПРИНЦИПІ ОДНОЧАСНОГО ПОРІВНЯННЯ (ПЕРЕТВОРЕННЯ) СИГНАЛУ ШЛЯХОМ КВАНТУВАННЯ З ДОПОМОГОЮ НАБОРУ КОМПАРАТОРОВ, НА ОДИН ВХІД ЯКИХ ПОДАЄТЬСЯ ДОСЛІДЖУВАНИЙ СИГНАЛ, А НА ДРУГИЙ КВАНТОВАННЫЕ ЗА РІВНЕМ ОПОРНОГО НАПРУГИ. ВОНИ СТВОРЮЮТЬ ПРЕЦИЗІЙНИМ ДЕЛИТЕЛЕМ НАПРУГИ, ЯКЕ ХАРЧУЄТЬСЯ ВІД ЗОВНІШНЬОГО ДЖЕРЕЛА ОПОРНОГО НАПРУГИ, До НЬОГО ПРЕД’ЯВЛЯЮТЬСЯ ВИСОКІ ВИМОГИ ПО СТАБІЛЬНОСТІ ВИХІДНОГО НАПРУГИ, ТАК ЯК ВОНО У БІЛЬШОЇ СТЕПЕНИ ВИЗНАЧАЄ ПОХИБКА АЦП.

ПРИНЦИПОВА СХЕМА ДЖЕРЕЛА ОПОРНОГО НАПРУГИ ПРЕДСТАВЛЕНА НА РИС. 3.1.

ВІН ВИДАЄ СТАБИЛИЗИРОВАННОЕ НАПРУГУ ОДНАКОВУ 2 В, З ТОЧНІСТЮ 0,01? У ДІАПАЗОНІ ТЕИПЕРАТУР ВІД -20 ДО +40? С.

ВИХІДНИЙ НАПРЯЖЕНИЕФОРМИРУЕТСЯ ЯК РІЗНИЦЯ МІЖ ПАДІННЯМ НАПРУГИ НА СВЕТОДИОДЕ VD1 І ЭМИТТЕРНОМ ПЕРЕХОДІ ТРАНЗИСТОРА VT2. ОБИДВА ЦІ НАПРУГИ МАЮТЬ НЕГАТИВНИЙ ТЕМПЕРАТУРНИЙ КОЕФІЦІЄНТ 2МВ/ГРАД., У СЛІДСТВІ ЧОГО НАПРУГУ НА РЕЗИСТОРАХ R2 І R3 ТЕРМОСТАБИЛЬНО. ТРАНЗИСТОРИ СКЛАДАННЯ VT1, РЕЗИСТОР R1 І ДІОД VD2 УТВОРЮЮТЬ СТАБІЛІЗАТОР СТРУМУ СВІТЛОДІОДА VD1. У ЗВ’ЯЗКУ З ТИМ, ЩО ТЕМПЕРАТУРНИЙ КОЕФІЦІЄНТ НАПРУГИ СВІТЛОДІОДА КІЛЬКА МЕНШЕ ТАКОГО Ж КОЕФІЦІЄНТА ЭМИТТЕРНОГО ПЕРЕХОДУ ТРАНЗИСТОРА VT2, ДЛЯ КОМПЕНСАЦІЇ РІЗНИЦІ СТАБІЛІЗАТОР ВИКОНАНО З НЕГАТИВНИМ КОЕФІЦІЄНТОМ (ЗА СЧЕ ДІОДА VD2). ДЛЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ РІВНОСТІ ТЕМПЕРАТУР СВІТЛОДІОД І ТРАНЗИСТОР VT2 ПОВИННІ МАТИ ТЕПЛОВИЙ КОНТАКТ.

ПРИНЦИПОВА СХЕМА ДЖЕРЕЛА ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

РИС. 3.1.

— 8;

4. СХЕМА ЗАПУСКА.

ДЛЯ УЗГОДЖЕННЯ ЧАСУ ПРИХОДУ СИГНАЛУ НА ВХІД УСТАНОВКИ І ПОЧАТКОМ ЦИКЛУ ПЕРЕТВОРЕННЯ АЦП СЛУЖИТЬ СХЕМА ЗАПУСКУ, ПРЕДСТАВЛЕНА НА РИС. 4.1.

СХЕМА ЗАПУСКУ МІСТИТЬ У СОБІ КОМПАРАТОР, ЩО СПРАЦЬОВУЄ ВІД ВІД'ЄМНОГО ІМПУЛЬСУ, АМПЛІТУДОЮ ВІД -1МВ ДО -4 В І ВИДАЄ НА ВИХОДІ ЛОГІЧНИЙ СИГНАЛ, АБО ЛОГІЧНИЙ ЕДЕНИЦУ, АМПЛІТУДОЮ ВІД 3 ДО 5 В, АБО ЛОГІЧНИЙ НУЛЬ, АМПЛІТУДОЮ ДО 0.5 В.

ДЛЯ РЕГУЛЮВАННЯ РІВНЯ СПРАЦЬОВУВАННЯ КОМПАРАТОРА — ВИНЯТКУ СПРАЦЬОВУВАННЯ ВІД ШУМІВ І НАВЕДЕНЬ, СЛУЖИТЬ ДІЛЬНИК НАПРУГИ НА РЕЗИСТОРАХ R1 І R2, РЕГУЛЮВАННЯ МОЖЛИВА У МЕЖАХ ВІД 0 ДО 4 В.

СИГНАЛ З ВИХОДУ КОМПАРАТОРА ПОДАЄТЬСЯ НА R-ВХОД RS-ТРИГГЕРА ВСТАНОВЛЮЮЧИ РІВЕНЬ ЛОГІЧНОГО ЕДЕНИЦЫ НА ВИХОДІ ТРИГГЕРА І БИТЕ C7 ПОРТУ РС. ЦЕЙ БІТ ТЕСТУЄТЬСЯ ПРОГРАМОЮ КОНТРОЛЕРА І ПРИ ВИЯВЛЕННІ НА НЬОМУ ЛОГІЧНОГО ЕДЕНИЦЫ НАЧИНАЕТСЯТАКТИРОВАНИЕ АЦП І ЗАПИС РЕЗУЛЬТАТУ У ПАМ’ЯТЬ КОНТРОЛЛЕРА.

ПРИ УСТАНОВЦІ У БИТЕ С5 ПОРТУ РС ЛОГІЧНОГО ЕДЕНИЦЫ СКИДАЄТЬСЯ ЩО ЗАПУСКАЄ СИГНАЛ З ВИХОДУ ТРИГГЕРА, СХЕМА ЗАПУСКУ НАВОДИТИСЯ У ГОТОВНІСТЬ До НОВОМУ ЦИКЛУ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ.

СХЕМА ЗАПУСКА.

РИС. 4.1.

— 9;

5. АЦП КР1107ПВ2.

ІНТЕГРАЛЬНА НАПІВПРОВІДНИКОВА МІКРОСХЕМА КР1107ПВ2 ПРЕДСТАВЛЯЄ СОБОЮ ШВИДКОДІЮЧИЙ ВОСЬМИРАЗРЯДНЫЙ АНАЛОГОЦИФРОВОЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ З ЧАСТОТОЮ ПЕРЕТВОРЕННЯ ДО 20 МГЦ. МІКРОСХЕМА ПРИЗНАЧЕНА ДЛЯ ПЕРЕТВОРЕННЯ ВХІДНИХ АНАЛОГОВИХ СИГНАЛІВ У ДІАПАЗОНІ НЕГАТИВНИХ НАПРУГ ВІД -2В ДО 0 В У ОДИН ІЗ КОДІВ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ЗЧИТУВАННЯ: ПРЯМИЙ ДВОЇЧНИЙ, ЗВОРОТНИЙ ДВОЇЧНИЙ, ПРЯМИЙ ДОДАТКОВИЙ, ЗВОРОТНИЙ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ.

ПОБУДОВУ АЦП ПО ПОВНІСТЮ ПАРАЛЕЛЬНОЇ СХЕМОЮ ДОЗВОЛЯЄ ОТРИМАТИ МАКСИМАЛЬНЕ ШВИДКОДІЯ ПРИ МІНІМАЛЬНОЇ ДИНАМІЧНОЇ ПОХИБКИ БЕЗ ВИКОРИСТАННЯ ЗОВНІШНЬОЇ СХЕМИ ВИБІРКИ ЗБЕРІГАННЯ В УСЬОМУ ДІАПАЗОНІ ЧАСТОТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ.

ВИХІДНІ РІВНІ І РІВНІ УПРАВЛЯЮЧИХ СИГНАЛІВ АЦП ВІДПОВІДАЮТЬ РІВНЯМ ТТЛ.

КОНСТРУКТИВНО ІВ КР1107ПВ2ИЗГОТОВЛЕНА У МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКОМ КОРПУСІ З 64 ВИСНОВКАМИ ТИПУ 2136.64−1. ОСОБЛИВІСТЮ КОРПУСУ Є НАЯВНІСТЬ РАДІАТОРА, ВИКОНАНОГО У ВИГЛЯДІ АНОДИРОВАННОЙ ПЛАСТИНИ ІЗ АЛЛЮМИНЕВОГО СПЛАВУ. ТАКА КОНСТРУКЦІЯ ЗАБЕЗПЕЧУЄ РОБОТУ МІКРОСХЕМИ У ДІАПАЗОНІ ТЕМПЕРАТУР -10? +70 ?С.

ПРИЗНАЧЕННЯ ВИСНОВКІВ ІВ КР1107ПВ2.

ОПОРНЕ НАПРУГУ U1ВХОД (АНАЛОГОВИЙ СИГНАЛ) ОБЩИЙ (АНАЛОГОВА ЗЕМЛЯ) ВХОД КОРИГУВАННЯ НЕЛИНЕЙНОСТИОПОРНОЕ НАПРУГУ U2НАПРЕЖЕНИЕ ХАРЧУВАННЯ UП1ОБЩИЙ (ЦИФРОВА ЗЕМЛЯ) ТАКТОВЫЙ СИГНАЛВЫХОД 8 (МОЛОДШИЙ РАЗРЯД) ВЫХОД 7ВЫХОД 6ВЫХОД 5УПРАВЛЕНИЕ ВЫХОДНЫМ КОДОМ, ВХІД 2ВЫХОД 4ВЫХОД 3ВЫХОД 2ВЫХОД 1 (СТАРШИЙ РАЗРЯД) УПРАВЛЕНИЕ ВЫХОДНЫМ КОДОМ, ВХІД 1НАПРЯЖЕНИЕ ХАРЧУВАННЯ UП2 1113, 15, 16, 18, 2014, 19 172 228, 4329, 42 303 233 343 536 376 833 900 544−50.

ОСНОВНІ ЕЛЕКТРИЧНІ ПАРАМЕТРЫ.

— 10;

НАПРЕЖЕНИЕ ХАРЧУВАННЯ UП1НАПРЕЖЕНИЕ ХАРЧУВАННЯ UП2ВЫХОДНОЕ НАПРУГУ ВИСОКОГО УРОВНЯВЫХОДНОЕ НАПРУГУ НИЗЬКОГО УРОВНЯНАПРЕЖЕНИЕ УСУНЕННЯ «0 «НА ВЫХОДЕАБСОЛЮТНАЯ ПОХИБКА ПЕРЕТВОРЕННЯ У КІНЦЕВОЇ ТОЧЦІ ШКАЛЫДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ НЕЛИНЕЙНОСТЬНАПРЕЖЕНИЕ ДЖЕРЕЛА U1НАПРЯЖЕНИЕ ДЖЕРЕЛА U2МАКСИМАЛЬНОЕ ЧАС ПРЕОБРАЗОВАНИЯМАКСИМАЛЬНАЯ ЧАСТОТА ПРЕОБРАЗОВАНИЯАПЕРТУРНАЯ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬВХОДНАЯ ЁМКОСТЬ 5В-6В>2.4B>0.4B-0.1?0.1B-0.1?0.1B-1?1 ЕМР-0.1?0.1B-2 В.