Uоп 2=(24 - 1)? 0,02=0,3 В. (8)
Це і буде опорна напруга для другого АЦП. Для першого ж АЦП максимальне опорна напруга буде дорівнювати:
Uоп 1=Uвх max - Uоп 2=10,22 - 0,3=9,92. (9)
За ТЗ перетворення сигналу має відбуватися за 5 мс. Тоді час повного перетворення поділимо на 2 основних групи перетворень складаються з першого і другого АЦП.
tпр вузла=tпр/2=5/3 мс=2,5 мс. (10)
Приймемо обмеження на час перетворення для першого і другого АЦП і ЦАП:
? =T пр/3=5/3 мс=1,6 мс. (11)
Генератор стрибає імпульсів повинен послідовно приводити в дію перший і другий АЦП, тоді його частота буде дорівнює:
=1/tпр вузла=1/2,5 мс=400 Гц. (12)
Результати розрахунків занесені в таблицю 1.
Таблиця 1 - Вимоги до основних вузлів
Найменування параметровОбозначеніеЕдініци ізмереніяЗначеніе параметрів вузлів схемиАЦП1АЦП2ЦАПГенератор стрибає-імпульсовРегістрІОН 1ІОН 2ВиходниеUопВ9,920,3ВходниеВременние і частотниеfГц400tпрмс1,61,61,6ПрочіеЧісло разрядовшт5459Основаніе системи счісленія2222
2.2 Розрахунок електричної схеми
За командою Пуск приходить в дію генератор стрибає-імпульсів. Як генератор виберемо генератор на елементах 2І-НЕ (малюнок 5), як найбільш простий у реалізації [3]. Необхідна частота генератора 400 Гц. В якості мікросхем 2І-НЕ використовуємо К561ЛА7. Частота даного генератора задається формулою 13, і залежить від використовуваних значень ємності і опору:
f=0,52/R1? C1 (13)
Підставивши в формулу 13 значення часототи f, рівне 400 Гц, підберемо значення опору і ємності рівні: 620 Ом і 2 мкФ відповідно.
Малюнок 5 - Схема генератора строб-імпульсів
На виході обраного генератора маємо, широкі стрибає-імпульси, для узгодження з АЦП, використовуємо фільтр низьких частот з обмежувачем (малюнок 6).
Малюнок 6 - ФНЧ і обмежувач
Параметри С1 і R1 виберемо рівними 0,022 мкФ і 5 кОм відповідно. Як діода використовуємо модель 10BQ015IR.
Таблиця 2 - Основні параметри діода 10BQ015IR
ПараметрЗначеніеТок насищенія16 мкАКоеффіціент інжекціі1.0339Коеффіціент емісії для струму ISR2Контактная різниця потенціалов1.5 ВКоеффіціент нелінейності1.5Обратное напряженіе15 ВКоеффіціент неідеальності1
Для забезпечення вхідного опору 1 кОм будемо використовувати вузол узгодження який зображений на малюнку 7.
Малюнок 7 - Вузол узгодження
В якості операційного підсилювача візьмемо LM6365.
Таблиця 3 - Основні параметри операційного підсилювача LM6365
ПараметрЗначеніеНапряженіе харчування +15 ВНапряженіе харчування - - 15 ВРазность вхідних струмів смещенія150 нАВходной струм смещенія2,5 мкАМаксімальное вихідна позитивне напряженіе13,6 ВПотребляемая мощность500 мВтНапряженіе зміщення нуля6 мВ
Для роботи АЦП знадобиться диференційний підсилювач. Використовуємо схему диференціального підсилювача на базі одного операційного підсилювача (LM6365). Електрична схема наведена на малюнку 8.
Рисунок 8 - Диференціальний підсилювач на базі одного ОУ
Вихідна напруга, у разі коли R1=R2 і R3=R4, розраховується за формулою [8]:
U вих=(U2 - U1)? (R3/R1). (14)
Максимально напруга яка повинен перетворювати друга АЦП - 0,3 В, виходячи з цього приймемо напруга на виході диференціального підсилювача рівним 0,3 В. Підставивши в формулу значення U1, U2 і U вих, підберемо значення опору для резисторів R1 і R3.
, 3=(10 - 9,92)? (R3/R1), (15)
, 3/0,08=R3/R1, (16)
, 75=R3/R1. (17)
Зі співвідношення 16, візьмемо опір резисторів рівне +3750 Ом і 1000 Ом, для третього і першого резисторів відповідно.
В якості паралельного АЦП будемо використовувати БІС КР1107ПВ5 (малюнок 9).
Рисунок 9 - Схема БІС КР1107ПВ5
Мікросхема являє собою 6-розрядний АЦП з ЕСЛ виходом і розрядом переповнення. Роботою АЦП управляє тактовий сигнал. Вибірка виробляється при низькому рівні тактового сигналу. При позитивному фронті тактового сигналу компаратори стробирующих і через час Tпр на вихо...
