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

Поскольку АЦП данного типа, как правило, имеют быстродействие, большее чем микропроцессорная система, то приходится вначале записывать данные с выхода АЦП в быстродействующее буферное ОЗУ.



Рис.4 Временные диаграммы работы АЦП параллельного преобразования

На рисунке 5 показана схема включения АЦП параллельного преобразования типов К1107ПВ1 и К1107ПВ2.



Рис.5. Схема включения АЦП типа К1107ПВ1.

К1107ПВ1 – шестиразрядный, К1107ПВ2 – восьмиразрядный. Поскольку опорное напряжение U0 в этих схемах отрицательное –2В, то входное напряжение тоже должно быть отрицательным в пределах (Uвх=02В). К средней точке делителя подсоединен корректирующий резистор Rк, свободный вывод которого (АС) может быть соединен с одним из конечных выводов делителя U0- или UR0. Таким путем в некоторых пределах компенсируется нелинейность преобразователя. Если, например, исходно резисторы нижней половины превышают по своему номиналу (из-за технологического разброса) номиналы верхних резисторов можно резистор Rк (вывод АС) соединить с нейтральным выводом Uk0 и тогда общее сопротивление нижней половины уменьшиться, вследствие чего уменьшиться по модулю и соответствующее напряжение на делителях. В простейшем варианте включения АЦП вход U0- соединяется с источником опорного напряжения –2В, а вход UR0 с аналоговой землей GА.

Допускается эти входы соединять с выходами регулируемых усилителей и регулировкой U0- и UR0 в пределах 0,1В корректировать чувствительность АЦП.

Можно выполнить U0- зависимым от Uвх и таким путем получить функциональную зависимость выходного кода от сигнала Uвх.

3. 2.Расчет тактового генератора для АЦП

Для работы многих электронных устройств требуется наличие импульсов, которые становятся сигналами для определённых действий. Сигнал прямоугольной формы может создавать специальный генерирующий прибор. Он может образовывать сигналы различных гармоник, а в основе его работы лежит принцип поочерёдного возбуждения каскадов. За это устройство и получило своё название – мультивибратор.

Чаще всего мультивибратор создают с использованием биполярных транзисторов, связь между которыми осуществляется за счёт коллекторно-базовых цепей. Схема симметричного мультивибратора показана ниже.

---

Рис.6. Схема мультивибратора.
Простейший мультивибратор состоит из следующих основных элементов: транзисторы VT1 и VT2, резисторы R1 и R4 являются коллекторной нагрузкой транзисторов, резисторы R2 и R3 являются элементами частотозадающей цепи и конденсаторы C1 и C2 также являются элементами частотозадающей цепи и связи между транзисторами.

Разработать и рассчитать тактовый генератор для АЦП параллельного преобразования с К1107 ПВ1:

Дано:

Частота – Гц

Скважность – 4

Длительность фронтов – мкс

Амплитуда – 6В

В качестве генератора тактовых импульсов выбираем автоколебательный мультивибратор.



Рис.7 Схема автоколебательного мультивибратора

Выбор транзистора выходит из условий:

U_{кб max} ≥ Е_к

F_h21э≥0,7*f_max

Данным условиям удовлетворяет транзистор 2N2923
Параметры транзистора 2N2923:

Максимальная рассеиваемая мощность (Р_к): 0,5 Вт

Максимально допустимое напряжение коллектор-база (U_кб): 75 В

Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер (U_кэ): 40 В

Максимально допустимое напряжение эмиттер-база (U_эб): 6 В

Максимальный постоянный ток коллектора (Iк макс): 0,8 А

Предельная температура PN-перехода (Т): 175⁰С

Граничная частота коэффициента передачи тока (f_t): 300 МГц

Ёмкость коллекторного перехода (Сс): 8 пФ

Статический коэффициент передачи тока (f_h21э): 100
Согласно исходным данным, частота есть величина, обратная периоду, отсюда период колебаний равен:

T_ТИ= = =1 c

Скважность- это величина, равная отношению периода и длительности импульса:

S=

Отсюда, найдя длительность импульса с учетом скважности,

t_имп= = = 0,25

---

c

Найдем длительность паузы:

t_паузы = T_ТИ – t_имп = 1 c - 0,25 c = 0,75 с

t_имп = 0,25 c

t_паузы = 0,75 с

Рис.8 Временная диаграмма автоколебательного мультивибратора

2.1 Описание работы генератора тактовых импульсов

Мультивибратор – генератор прямоугольных импульсов релаксационного типа с резистивно-емкостными положительными обратными связями, использующий замкнутый в кольцо положительной обратной связи двухкаскадный усилитель.

При работе мультивибратора в режиме автоколебаний вырабатываются периодически повторяющиеся импульсы прямоугольной формы. Частота генерируемых импульсов определяется параметрами времязадающей цепи, свойствами схемы и режимом ее питания. На частоту автоколебаний оказывает также влияние подключаемая нагрузка. Обычно мультивибратор применяется в качестве генератора импульсов относительное большой длительности, которые затем используются для формирования импульсов необходимой длительности и амплитуды.

Автоколебательный мультивибратор имеет 2 стабильных состояния:

Состояние 1: VT1 закрыт, VT2 открыт и насыщен, С1 быстро заряжается базовым токов VT2 через R1 и VT2, после чего при полностью заряженном С1 через R1 не течет тока, напряжение на С1 равно току базы VT2 * R2, а на коллекторе VT1 – питанию.

Состояние 2: С2 начинает медленно перезаряжаться через открытый VT2 и R3. Отрицательное напряжение на нем уменьшается, а напряжение на базе VT1 – будет расти, пока через довольно длительное время не достигнет положительного значения. Это приведет к началу открытия VT1, появлению коллекторного тока через R1 и VT1 и падению напряжения на коллекторе VT1 (падение на R1).

---

17. 3.Выбор схемы преобразователя уровней.

Преобразователи уровней (ПУ) — специальные элементы цифровых устройств, предназначенные для обеспечения совместимости уровней цифровых элементов различных серий. Иногда ПУ называют транслятором уровней.

Необходимо спроектировать и рассчитать преобразователь уровней КМДП ТТЛ. При непосредственно сопряжении ЛЭ КМПД-типа с ТТЛ-типа выходные токи КМДП элементов и могут быть недостаточными для управления входами ТТЛ-элементов. Для усиления этих токов и согласования уровней используется преобразователь уровней.



Рис.9. Схема преобразователей уровня КМДП-типа в ТТЛШ-типа

Схема ПУ работает следующим образом:

Если U_вх = U⁰_кмдпе_об, транзистор VT находится в режиме отсечки. Поскольку к выходу ПУ подключены n ТТЛ-элементов, то через резистор R_к протекает не только ток коллекторного перехода I_кбо транзистора VT, но и n токов I¹_{вх ттл}. Напряжение на коллекторе транзистора VT, равное напряжению на выходе ПУ, должно быть больше уровня логической 1 ТТЛ-элементов U¹_ттл


Рис.10. Режимы работы преобразователей уровней


где n— нагрузочная способность ПУ.

Если U_BX=Uттл ,то целесообразно обеспечить насыщение транзистораVTсо степенью насыщения 5=1,5÷2, т. е.



И з рис. 21 видно, что при условии U_вх= U¹_кмдп ток базы

В коллекторе насыщенного транзистора VT втекает ток



Ток I_кн, найденный по формуле , должен быть мень­ше максимально допустимого тока I_кмакс выбранного тран­зистора VT, т. е.




Напряжение U_Bh]X

---

на выходе ПУ, равное потенциалу на коллекторе насыщенного транзистора VTU_Kэнне должно превышать уровня логического О КМДП элемента U°кмдп




Статические свойства схемы ПУ наглядно отражаются ее передаточной характеристикой — зависимостью U_Bblx — f (U_BX).

18. 3.1.Выбор биполярного транзистора.

Биполярных транзисторов существует огромное множество видов: они отличаются видом корпуса, способом монтажа, коэффициентом усиления, предельной мощностью и т.п. Для данной работы необходимо выбрать транзистор, удовлетворяющий определённым критериям.

Для реализации ПУ выберем транзистор КТ3142А

Электрические параметры:

Обратный ток коллектора	≤0,4 мкА
Статический коэффициент передачи тока h21	40-120
Напряжение насыщения коллектор-эмиттер	0,25 В
Напряжение насыщения база-эмиттер	0,85 В
Граничная частота коэффициента передачи тока	500 МГц
Граничное напряжение коллектор-эмиттер	15 В
Предельные температуры окружающей среды	-45 – 85С

Данный транзистор выбран потому, что его параметры удовлетворяют заданным параметрам ПУ

19. 3.2.Расчёт схемы преобразователя уровней в заданном температурном диапазоне и выбор номиналов резисторов.

Выбор номинала резистора .

Напряжение питания преобразователя уровней выбрано равным напряжению питания логического элемента К1533ЛА1(ТТЛ):

– минимальное напряжение при допуске 5 %.

– максимальное напряжение при допуске 5 %.

Если , то транзистор находится в отсечке, т.к. .

---