Выполнить задание, вариант №4

Дифференцирующая цепь ДЦ формирует кратковременный импульс во время начала временного интервала T1, обеспечивающий сброс счетчиков.

В промежутке времени Т1 (когда на выходе таймера Т присутствует напряжение высокого уровня) ключ (&) открыт, и импульсы последовательности f (Uвх) поступают на вход счетчика младшего разряда схемы счетчика, увеличивая его содержимое. Одновременно высокий уровень Т1, с помощью схемы гашения индикации (СхГИ) запрещает засветку индикаторов. В промежутке времени Т2 низкий уровень на выходе таймера запирает ключ & (счет прекращается) и разрешает засветку индикаторов, т. е. содержимое счетчиков выводится на индикацию.

Для измерения амплитуды аналогового сигналы решено использовать микросхему АЦП КР1108ПП2, которая позволяет измерять амплитуду напряжения до 2 вольт и легко адаптируется при помощи подключения дискретных элементов под конкретный случай её применения.

Для вывода информации решено использовать светодиодные знакосинтезирующие индикаторы АЛС342Б.

амплитуда аналоговый устройство сигнал цифровой

2. Выбор и расчет узлов принципиальной схемы

2.

1. Проектирование устройства выборки хранения (УВХ) и преобразователя «напряжение-частота» (U/f)

Исходя из параметров заданного сигнала, а именно формы сигнала:

Диапазона амплитуды равного Uвх=0.5…10 мВ и длительности импульса соответствующей Т=1000 мкс схема этих узлов будет следующей, а в роли преобразователя (U/f) решено использовать ИМС КР1108ПП2.

Входной сигнал Uвх подается на вход операционного усилителя DD1. После усиления сигнал поступает на вход микросхемы КР1108ПП2 где он преобразовуется в последовательность импульсов определенной частоты в зависимости от Uвх Для фильтрации импульсного сигнала применяется RC фильтр, который относится к пассивным фильтрам. В схемах пассивных аналоговых фильтров используют реактивные элементы, такие как катушки индуктивности и конденсаторы. Сопротивление реактивных элементов зависит от частоты сигнала, поэтому, комбинируя такие элементы, можно добиться усиления или ослабления гармоник с нужными частотами.

Определим частоту следования импульсов.

Частота повторения импульсов определяется по следующей формуле:

Коэффициент пульсации сигнала на входе RC фильтра будет равняться Необходимый коэффициент сглаживания вычисляется следующим соотношением где 0,02 коэффициент пульсации, при котором напряжение на выходе фильтра обладает необходимыми параметрами для измерения при помощи АЦП.

Коэффициент сглаживания RC-фильтра определяется формулой:

Определим параметры элементов фильтра Выберем: Rф=10 Ом; Cф=1600 мк

Ф.

2.

2. Проектирование схемы таймера и дифференцирующей цепи

Для создания таймера лучше всего использовать интегральную микросхему, т.к. она лучше всего будет обеспечивать временную стабильность Т1 и Т2. Решено использовать ИМС типа КР1006ВИ1 — это интегральный таймер с использованием минимума внешних элементов. С помощью которых задаются время импульса Т1 и время паузы Т2.

Значения:

Т1 = 0,69(R1 + R2) С3

Т2 = 0,69 R2 С3

Пускай время измерения равно 0,5 с, т. е. Т2 = 0,5 с. Тогда время отображения информации на дисплее пускай будет 1,5 с, этого будет достаточно чтобы запомнить результаты измерения. Т. е. Т1= 1,5 с. Это длительность импульсов, которые приходят на ключ, после инвертора DD3−1, а до него Т1= 0,1с и Т2= 1,0с.

В спецификации DD2- КР1006ВИ1 указано, что С4 = 0,01 мк

Ф.

Примем С3 =20 мк

Ф, тогда получаем Примем R2 =5 кОм Тогда выходит:

Примем R3=100 кОм Сигнал с таймера подается на ключ, который пропускает последовательность импульсов на счетчик в промежутке Т1.

Найдем C5 для этого примем что R5=1000

Ом, длительность импульса 1000 мкс Принимаем C5=1 нФ.

2.

3. Проектирование схемы счетчика и индикации

Так как в техническом задании указано количество и тип индикаторов: три семисегментных светодиодных индикатора, то для них необходимо три двоично-десятичных счетчика и соответственно три дешифратора с двоично-десятичного кода в код для семисегментных индикаторов. Но от дешифраторов можно отказаться, если использовать десятичные счетчики с интегрированными в них дешифраторами на семисегментные индикаторы. Будем использовать ИМС следующих типов: счетчики — КР176ИЕ4, и к ним индикаторы — АЛС342Б. Схема счета и индикации выглядит следующим образом:

Диаграмма напряжений.

Построим диаграмму зависимости напряжений от времени t, где Uвх — входное напряжение, U1,2,3,4 — напряжение в контрольных точках.

п/п Обозначение Наименование Количество Ном. экземпл. Примечание 1 Резисторы 2 R1 С2−29 — 0,125 — 1 кОм 10% 1 3 R2 С2−23 — 0,125 — 10 Ом 10% 1 4 R3 С2−29 — 0,125 — 100 кОм 10% 1 5 R4 С2−23−0,125 — 5 кОм 10% 1 6 R5 С2−29 — 0,125 — 390 Ом 10% 1 8 Конденсаторы 9 С1 КМ — 5 — 3.6 нФ 5% 1 10 С2 КМ — 5 — 1600 мк

Ф 5% 1 11 С3 КМ — 5 — 0,47 мк

Ф 5% 1 12 С4 КМ — 5 — 0,001 мк

Ф 5% 1 13 С5 КМ — 5 — 1 нФ 5% 1 15 Индикаторы 16 HG1 АЛС342Б 1 17 HG2 АЛС342Б 1 18 HG3 АЛС342Б 1 20 Микросхемы 21 DD1 KР140УД1 1 22 DD2 КР1006ВИ1 1 23 DD3 К561ЛА7 1 24 DD4 КР1108ПП2 1 26 Диоды 27 VD1 КД213 1 28 VD2 КД213 1 29 VD3 КД213 1 Заключение

В данном курсовом проекте было разработано устройство для цифрового измерения амплитуды аналогового сигнала импульсной формы.

При разработке данного устройства была выбрана микросхема АЦП КР1108ПП1 благодаря чему удалось значительно упростить схему и уменьшить количество применяемых элементов.

Выполнение данного курсового проекта позволило значительно расширить круг знаний по данной тематике, а также приобрести практические навыки работы с технической литературой и компьютером. Был изучен и воспринят творческий подход к решению конкретной инженерной задачи.

Список литературы

1. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Цифровая схемотехника» на тему «Проектирование цифрового устройства».

2. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы: справочник, — Москва; металлургия, 1988,-352 с.

Размещено на Allbest.ru