Файл: Курсовой проект по дисциплине Электроника тема работы Проектирование аналогоцифрового преобразователя.docx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)
Факультет «Автоматизация и интеллектуальные технологии»

Кафедра «Электрическая связь»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

«Электроника»

ТЕМА РАБОТЫ

«Проектирование аналого-цифрового преобразователя»

Обучающийся	27.05.2021 Подпись, дата	Лужинская А.С. И.О. Фамилия
Сдан на проверку	______________ Подпись, дата	Иванов В.Г. И.О. Фамилия
Исправить замечания: _____________________ _________________________________________	________________ Подпись, дата	_Ивнов В.Г. И.О. Фамилия
Защита: ________________ Оценка	________________ Подпись, дата	Иванов В.Г. И.О. Фамилия

Санкт-Петербург

2021

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)
Факультет «Автоматизация и интеллектуальные технологии»

Кафедра «Электрическая связь»
Задание на курсовую работу

по дисциплине

«Электроника»
Тема: «Проектирование аналого-цифрового преобразователя»
Исходные данные:

Выдаются преподавателем или определяются самостоятельно на основании расчета вариантов по методике, приведенной в методическом указании для курсового проектирования.
Содержание:

Введение

1. Разработать принципиальную схему АЦП, описать его работу, а также выбранных микросхем и уст­ройств, обеспечивающих его работу.

Построить временные диаграммы работы АЦП.

2. Выбрать и рассчитать параметры тактового генератора для АЦП.

---

Создать модель генератора в программе Multisim, привести в отчете схему и осциллограммы.

3. В соответствии с табл. 3 выбрать базовые микросхемы, начертить их принципиальные схемы, описать работу и привести справочные данные, необходимые для расчета преобразователя уровней.

4. Выбрать схему преобразователя уровней (ПУ) и опи­сать его работу.

5. Выбрать и обосновать тип биполярных транзисторов для схемы ПУ, привести необходимые справочные данные выбранного тран­зистора.

6. Рассчитать схему ПУ и подобрать резисторы по типовым номинальным значениям.

7. Рассчитать мощность, потребляемую ПУ от источника питания.

8. Создать модель ПУ в программе Multisim, привести в отчете схему, осциллограммы и передаточную характеристику.

Заключение.

Список литературы.

Список графического материала:

1. 
   Структурная схема АЦП.
   
2. 
   Принципиальная схема АЦП.
   
3. 
   Временные диаграммы работы АЦП.
   
4. 
   Схема генератора тактовых импульсов.
   
5. 
   Схема модели преобразователя уровней и осциллограммы её работы.
   

Задание выдал руководитель:	______________ Подпись, дата	Иванов В.Г. И.О. Фамилия
Задание принял к исполнению: Группа __АС-907_	__27.05.2021__ Подпись, дата	Лужинская А.С. И.О. Фамилия

Оценочный лист

№ п/п	Материалы необходимые для оценки знаний, умений и навыков	Показатель оценивания	Критерии оценивания		Шкала оценивания	Полученные баллы.
1	Пояснительная записка к курсовой работе	Соответствие исходных данных выданному заданию	Соответствует		5
			Не соответствует		0
		Обоснованность принятых технических, технологических и организационных решений, подтверждённая соответствующими расчетами	Все принятые решения обоснованы		10
			Принятые решения обоснованы частично		10
			Принятые решения не обоснованы		0
		Использование современных методов проектирования	Использованы		5
			Не использованы		0
		Использование современного программного обеспечения	Использовано		5
			Не использовано		0
		Итого максимальное количество баллов за п.1		35
2	Графические материалы	Соответствие разработанных чертежей пояснительной записке	Соответствует		10
			Не соответствует		0
		Соответствие разработанных чертежей требованиям ГОСТ	Соответствует		15
			Не соответствует		0
		Использование современных средств для автоматизации проектирования	Использовано		10
			Не использовано		0
		Итого максимальное количество баллов за п.2		35
ИТОГО максимальное количество баллов					70

---

Защита курсовой работы	получены полные ответы на вопросы – 23-30 баллов; получены достаточно полные ответы на вопросы – 17-22 баллов; получены неполные ответы на вопросы или часть вопросов – 10-16 баллов; не получены ответы на вопросы или вопросы не раскрыты – 0 баллов.	30
Итоговая оценка	«Отлично» - 86-100 баллов «Хорошо» - 75-85 баллов «Удовлетворительно» - 60-74 баллов «Неудовлетворительно» - менее 59 баллов (вкл.)

Заключение: рецензируемая курсовая работа соответствует требованиям основной образовательной программы (23.05.05) Дисциплины «Электроника» специальности «Системы обеспечения движения поездов».
Итоговая оценка –
Руководитель _________________

(подпись)

«____» ____________ 2021 г.

1. Задание на курсовую работу

Рассчитать и выполнить схему электрическую принципиальную аналого-цифрового преобразователя (АЦП) в соответствии с следующими техническими данными – шифр 333.

Оглавление

---

Введение

При построении цифровых систем управления и контроля, в частности с использованием микропроцессоров (МП), используют устройства аналого-цифрового (АЦП) и цифро-аналогового (ЦАП) преобразований. ЦАП используют в большинстве АЦП как в режиме аналого-цифрового, так и цифро-аналогового преобразований; кроме того, в цифровых системах связи и передачи данных (модемы, кодеры), оконченных устройствах цифровых телевизионных и космических линий связи, активных фильтрах с управляемой полосой пропускания, усилителях с программируемым коэффициентом усиления, испытательной и измерительной технике.

АЦП и ЦАП находят применение в микропроцессорных информационных и управляющих системах. Роль этих устройств может быть пояснена с помощью рис. 1, где обозначено: ОУ—объект управления; D — датчики, преобразующие измеряемые величины в электрическое напряжение; АЦП — аналого-цифровой преобразователь; ЦСОИ — цифровая система обработки информации (МП); ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь; ИУ — исполнительное устройство, формирующее сигналы управления.



Рис. 1 Принципиальная схема АЦП
АЦП производит преобразование аналогового сигнала, имеющего бесконечное множество значений, в сигнал с конечным множеством значений (квантование по уровню), а также его временную дискретизацию, т.е. преобразование сигнала, описываемого функцией непрерывного времени, в сигнал, представляемый функцией дискретного времени.

ЦАП производит обратное преобразование цифрового сигнала в аналоговый.

2. 1.Общее описание работы АЦП

АЦП — электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор. По мимо АЦП, существует ЦАП, которое производит обратное преобразование цифрового (дискретного) сигнала в аналоговый.

 Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) предназначены для преобразования аналоговых (непрерывных) сигналов в цифровую форму. Преобразование аналогового сигнала происходит в определенные моменты времени, которые называются точками отсчета. Количество отсчетов за единицу времени определяет частоту дискретизации (преобразования), которая, в свою очередь, определяется быстродействием и условиями использования АЦП. Интервал времени между отсчетами Тотс и частота дискретизации fпр связаны соотношением:

---

Тотс = 1/fпр.

В измерительной технике для преобразования медленно меняющихся процессов частота преобразования может быть установлена небольшой - единицы Герц и менее. В устройствах, где требуется преобразовывать сигналы в масштабе реального времени, частота преобразования выбирается из условия достижения максимальной точности восстановления цифрового сигнала в аналоговую форму. Например, преобразование речевого сигнала в дискретную форму. При этом частота дискретизации определяется как fпр = 2Fмах, где Fмах - максимальная частота речевого сигнала.

Для обеспечения преобразования без искажений требуется выполнение условия:

t пр <Тотс,

где tпр - время преобразования АЦП одного отсчета.

Точность преобразования и качество работы АЦП характеризуют следующие параметры: относительная разрешающая способность, абсолютная разрешающая способность, абсолютная погрешность преобразования, нелинейность преобразования, дифференциальная нелинейность, скорость преобразования (время одного преобразования) и максимальная частота преобразования.

АЦП параллельного преобразования имеют самую простую логическую организацию, однако, сложность схемы резко возрастает с увеличением разрядности. На рис.2 приведена упрощенная схема АЦП параллельного преобразования.


Рис.2 Схема АЦП параллельного преобразования

На рисунке 3 представлена принципиальная схема проектируемого устройства.
Принцип работы схемы:

Входной сигнал подается на инвертирующие входы компараторов (DA1-DA8), соединенные параллельно. На не инвертирующие входы этих компараторов подаются опорные напряжения с делителя напряжений на сопротивлениях R1-R9, на каждый компаратор подается опорное напряжение, отличающееся от соседних на шаг квантования. Количество включенных компараторов преобразуется в двоичный код при помощи приоритетного шифратора DD1.

Особенности сопряжения с микропроцессорными системами:


Рис. 3. Принципиальная схема АЦП параллельного преобразования

---