В проектируемом АИВВ по заданию применяется АЦП на основе интегратора, счетчика и мультиплексора.
КУ реализован на мультиплексоре или дешифраторе (М или Д), регистре (Р), цифро-аналоговом преобразователе (ЦАП) и усилителе постоянного тока (УПТ).
Р и М и Д осуществляют согласование кода на входе ЦАП с микропроцессором в координатах «пространство-время-функция».
ЦАП преобразует код (N
) в пропорциональное ему напряжение (U), используя в качестве эталона опорное напряжение (U
).
УПТ преобразует амплитуду выходного сигнала ЦАП(U) в требуемое выходное напряжение(U
).
На М (Д) подается входной код N от микропроцессорной системы, сохраняется необходимое время в Р и подается на ЦАП. ЦАП осуществляет преобразование этого кода в соответствующее напряжение, которое усиливается УПТ до уровня U
Проектирование канала измерения
Дано:
N=4;
=0,14 %;
T=0,001 с;
U
=8 мВ;
U
=56мВ.
Определить:N
, N
,K , a
, F
, R.
Проектирование счетчика.
а) По известной погрешности
и дискрете
=1 вычисляем значение минимального кода:
т.к.
=
то
N
=
=
=714
Что соответствует в двоичном коде N
=2
=1024.
б) Из соотношения
=
определяем максимальный код счетчика
N
= N
=512
=3584
2=4096
в) Оцениваем погрешность преобразования кода
=
=
=0,098
расчетное значение
удовлетворяет условию, продолжаем проектирование. По справочникам выбираем суммирующий счетчик на 12 разрядов серии 564ИЕ16.
Проектирование мультиплексора
а) Определяем число входов мультиплексора.
Учитывая, что для двоичного кода
N=
Максимальный код N
при b
= b
=1 находим, как N=
=2,
Тогда число информационных входов
n
=log
N
= log
2=12.
б) Находим число адресных входов a мультиплексора
а =
=
=2
Необходим мультиплексор 12/4, управляемый по 2 адресным входам.
По справочнику выбираем мультиплексор К155КП5.
Расчет АЦП
а) Определяем опорную частоту
F
=
=
=4096000
4,1МГц-нестандартная частота
б) Вычисляем длительность импульса, с
=
=
=0,24
=
=
=0,000125
=
=
=10
что соответствует условию задачи, т.к.
.
в) Оцениваем погрешность во времени
=
=0,096,
что согласуется с условием задачи, поэтому продолжаем расчет.
Проектирование УДН
а) Определяем образцовое напряжение U
дискреты, В, при опорном напряжении U
=5В за период T=0.001
U
=
=
=1,2
б) Определяем напряжение выхода УДН
U
=
=
=0,625
U
=
=
=5
в) Оцениваем погрешность по напряжению
=
=
=0,096,
что соответствует условию задачи.
Выбираем АЦП серии К572ПВ1.
Проектирование УПТ
а) Рассчитываем коэффициент усиления
K=
=
=90<500
Выбираем усилитель серии К140УД20,для которого выходной ток I=10
А
б) Расчет ведем методом графов
Для схемы сопоставим граф
В соответствии с графом составляем систему уравнений по законам Кирхгофа
по Iзакону для выхода e
по Iзакону для выхода e
;e
=e
-по II закону для выхода
Из решения системы уравнений находим
или U
=
Для активного делителя напряжения на ДУ известно решение
U
(0)=
(0).
Из равенства исследуемого и желаемого решения для проводимостей получаем
или
=
, т.е. 1+
=1+,
откуда находим условие равновесия моста
=
для решения
U
=
U
=
U
в) Из полученного решения, зная ток ОУ, вычисляя значения резисторов, Ом
R
=R
=
=
=5
Из 5% ряда номиналов сопротивлений выбираем R
=R
=5Мом.
Для коэффициента усиления К=90 вычисляем резисторы, Ом
R
=R
=
=
=55555
Из 5% ряда выбираем ближайший номинал R
= R
==55 кОм при этом
K
=
=
=90
Для рассчитанных значений проверим диапазон
а) Коэффициент усиления УПТ
К
=К
=90
б) Нижний порог входного напряжения, мВ
U
=
=
=7 В
в) Верхний порог входного напряжения, мВ
U
=
=
=55 В
Оцениваем рассчитанный диапазон с заданным, мВ
Ответ: счетчик 564ИЕ16, мультиплексор К155КП5,2 ОУ серии 140 УД с резисторами R
= R
=55 кОм, R
= R
=5 МОм, АЦП серии К572ПВ1.
Расчет канала управления
Дано:
=0,14 %;
К=1;
U
=8 В;
U
=3В.
Определить:N
, N
,K , a
, n
, R.
1.Проектирование регистра
а) Определяем минимальный код
N
=
=
=714
б) Определяем максимальный код
N
=N
=512
=2
в) Вычисляем погрешность по коду
,
т.к.
продолжаем расчет. Выбираем 2 восьмиразрядных регистра 155ИР13, включая их параллельно.
2. Проектирование мультиплексора
а) Число разрядов мультиплексора
n
=
=
=10
б)число адресных входов мультиплексора
а=
=
=1
Выбираем мультиплексор 564КП2
Расчет АЦП
а) Определяем опорное напряжение, В , принимая коэффициент запаса К
=1,2
U
=K
U
=1,2
=9,6
б) Рассчитываем
и U
=
=
=0,47
U
=
=
=4,8
в) Вычисляем погрешность
,что удовлетворяет заданию.
Выбираем ЦАП серии К572ПА2
Расчет УПТ
Выбираем схему К140УД8( входной ток I=1
A), коэффициент усиления К=1
Решение методом графов по Iи II законам Кирхгофа
После подстановки находим
U
; K=
=
=1,
Что совпадает с предложенным К=1, когда R
=
.
Итоговая схема
Принимая R
, определяем сопротивление резистора R
, Ом
R
=
=
=9,6
Из 5% ряда сопротивлений выбираем R
=10,0. U
=K
U
=1,2