Московский Авиационный Институт

(Национальный Исследовательский Университет)

МАИ

Кафедра №301

Отчет о лабораторной работе №5 - 6

“Проектирование электронных устройств на основе специализированных интегральных микросхем”

Выполнили: студенты группы 03-505

Миронов А.В.

Романчук А.С.

Романчук Н.А.

Принял преподаватель:

Шульга А.А.

Москва, 2011 год.

Содержание

Задание на лабораторную работу………………………………………………...3

1 Выбор чувствительного элемента…………….…………….……………...….5

2 Разработка структурной схемы датчика. Расчет обобщенных параметров………………..……………………………………………..….…..6

3 Разработка принципиальной электрической схемы датчика и расчет значений электрических параметров.................................................................8

4 Моделирование устройства на уровне электрической схемы.

Построение статической характеристики…………..……………………...11

5 Выводы по работе………………..…………………………………………...15

Задание на лабораторную работу

1. Порядок выполнения работы

1. 1 Исходя из поставленных требований выбрать чувствительный элемент;

1. 2 Разработать структурную схему датчика и провести расчет обобщенных параметров;

1.3 В соответствии со структурной схемой разработать принципиальную электрическую схему и рассчитать значения электронных параметров;

1.4 Разработать модели микросхем AD694 и ADVFC32, пригодные для применения в системе MicroCAP, и проверить их функционирование;

1.5 Провести моделирование на уровне принципиальной электрической схемы и получить статическую характеристику датчика;

2. Технические требования

Датчик должен обеспечить преобразование напряженности магнитного поля в электрический сигнал постоянного тока.

Выходной ток датчика прямо пропорционален проекции вектора напряженности магнитного поля на чувствительную ось датчика.

Диапазон изменения проекции вектора напряженности магнитного поля от 0 до

Диапазон изменения выходного тока от

При значении проекции вектора напряженности магнитного поля равном 0 выходной ток датчика в номинальном режиме работы должен быть равен .

При значении проекции вектора напряженности магнитного поля равном выходной ток датчика в номинальном режиме работы должен быть равен .

Активное сопротивление нагрузки не превышает

3. Вариант задания

	Вариант №2
	2
	0
	16
	1000

4. Рекомендации по выполнению работы

В качестве чувствительного элемента датчика рекомендуется использовать магниторезистивный мост типа KMZ. Для преобразования напряжения в ток рекомендуется использовать микросхему AD694. Усилитель сигнала, снимаемого с магниторезистивного моста, можно построить на базе операционного усилителя AD708.

1 Выбор чувствительного элемента

Исходя из технических требований, датчик должен обеспечить преобразование напряженности магнитного поля в электрический сигнал постоянного тока. Напряженность магнитного поля H – векторная величина, равная разности вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности М:

В простейшей среде (вакууме) выражение для H примет упрощенный вид:

напряженность магнитного поля совпадает с вектором магнитной индукции.

Для измерения вектора напряженности магнитного поля целесообразно использовать датчик магнитного поля. Датчик магнитного поля обеспечивает на выходе электрическое напряжение (разность потенциалов), пропорциональное величине магнитной индукции. В основе действия датчика лежит анизотропный магниторезисторный эффект (АМР), который заключается в способности длинной пермаллоевой пленки (NiFe) изменять свое сопротивление в зависимости от взаимной ориентации протекающего через нее тока и направления ее вектора намагниченности. Для построения датчика четыре идентичных магниторезистивных пленки соединяются по мостовой схеме и образуют плечи моста (рисунок 1):

Рисунок 1 – Магниторезистивный мост

После подачи питания датчик начинает измерять внешнее магнитное поле, действующее вдоль его чувствительной оси. Это поле вызывает изменение сопротивления плеч моста, при этом выходное напряжение моста изменяется на

(S=1,5…2% - коэффициент АМР-эффекта, Н – напряженность приложенного магнитного поля), и составляет несколько десятков мВ. Изменение сопротивления плеч зависит от значения и полярности индукции воздействующего поля и от угла между вектором индукции и плоскостью магниточувствительного элемента.

Исходя из поставленных требований, выберем датчик магнитного поля KMZ10B фирмы Philips. Датчик обладает следующими характеристиками:

• Напряжение питания

• Диапазон рабочих температур моста от -40 до +150

• Сила магнитного поля от -2 до 2 кА/м

• Сопротивление моста 1,6…2,6 кОм

• Напряжение смещения -1,5…+1,5В