Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский государственный технологический университет

Кафедра АППиЭ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ:

по курсу: Электроника

тема: Разработка схемы электронного устройства преобразования сигнала

Выполнил: студент 3 курса, 5 группы,

ф-та ХТиТ Рудковский Г.В.

Принял: Оробей И.О.

Минск 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.................................................................................................................

Компаратор - это устройство, которое осуществляет сравнение U⁺ с U.^- Он должен обеспечивать на выходе уровень логического нуля для КМОП при U_вх[-24;0,77] В и уровень логической единицы при U_вх[0,77;24] В. Основная часть компаратора выполнена на ОУ LM301A по следующей схеме: 19

Данная схема обеспечивает выходное напряжение 24 В, что соответствует уровням логическим единицы и нуля для КМОП. На выходе компаратора необходимо поставить диод VD1 для ограничения отрицательного напряжения. Выберем диод марки КД102Б. 19

Введение

Развитие техники связи, вычислительной техники, автоматизированных систем управления в послевоенные годы тесно связано с появлением полу-проводниковой электроники.

В 1947 г. Американские исследователи создали и испытали первый гер-

маниевый точечный транзистор . В 1960 г. Колбин и Нойс (США) сообщили об изобретении интегральных схем, составляющих основу современной эле-

ктроники.

Использование интегральных микросхем обеспечивает улучшение ха-

рактеристик разрабатываемых устройств, малое потребление энергии, высо-

кое быстродействие, расширяет функциональные возможности, что позво-

ляет их использовать в самых разнообразных электронных схемах во всех сфера человеческой деятельности.

Эффективное применение интегральных аналоговых и цифровых мик-росхем невозможно без знания принципа их действия и основных парамет-ров. Физические принципы и особенности работы микросхем наиболее до-

ступно объясняется при моделировании с помощью дискретных элементов

и схем.

Все электронные устройства можно разделить на две группы – анало-

говые и цифровые. Благодаря своим преимуществам: простота, надёжность, малая потребляемая мощность и высокое быстродействие, цифровые схемы получили широкое распространение, не смотря на менее высокую точность обработки сигналов.

Использование усилителей позволяет преобразовать форму и величину входного сигнала. Полученный аналоговый сигнал в дальнейшем может

быть преобразован в импульсный для последующей обработки цифровым устройством.

Выбор элементной базы

Элементная база, примененная при разработке данного устройства, не содержит каких-либо специализированных элементов, поскольку к работе данного устройства не предъявляются особые требования, в том числе и соблюдение температурного режима. Устройство выполнено на широко до-ступных компонентах, которые производятся отечественными предприя-тиями радиоэлектронной промышленности. Использование же импортных комплектующих, как и применение в качестве компараторов специально предназначенных для этого микросхем, ведет к удорожанию устройства, без какого-либо значительного улучшения его параметров. Все использованные при разработке данного устройства элементы, могут быть заменены любы-

ми другими, подходящими по параметрам без ухудшения работы изделия.

При этом возможна корректировка номиналов некоторых элементов.

Элементы, используемые в данном устройстве:

• резисторы

• конденсаторы

• транзисторы

• диоды

• ОУ компараторов

• цифровые логические микросхемы

• стабилитроны

Разработка структурной схемы

Синтез электрической принципиальной схемы

Поскольку необходимо усилить сигнал по напряжению, то в качестве схемы нормирующего усилителя выбираем схему с общим эмиттером. Однако схеме присущи следующие недостатки:

• даже при отсутствии переменного сигнала через нагрузку протекает постоянный ток;

• схема является температурно-нестабильной, т.к. при увеличении температуры транзистора на 10°, ток коллектора увеличивается в 2 раза, что приводит к дальнейшему увеличению температуры транзистора. В результате транзистор либо сгорает, либо переходит в режим насыщения;

• в данной схеме большие нелинейные искажения сигнала.

Через Rн протекает только переменная составляющая сигнала. С1 пропускает переменный сигнал на базу VT1 от источника сигнала, но не пропускает постоянную составляющую Ec(t), обеспечивает температурную стабилизацию каскада и снижает нелинейные искажения.

Система температурной стабилизации работает следующим образом: при повышении температуры транзистора в соответствии с увеличением Iko,

стремиться увеличиться и Ik (по уравнению Эбберса-Молла), при этом увеличивается и IэIk, увеличивается и Uэ=R₄·Iэ. А напряжение на базе остается постоянным, т.к. сопротивления резисторов от температуры не зависят. Поэтому Uбэ=Uб-Uэ уменьшается, а при уменьшении Uбэ (в соответствии с уравнением Эбберса-Молла), Ik уменьшается. Введение Rэ обеспечило температурную стабилизацию и, как будет показано далее, уменьшило нелинейные искажения, но одновременно оно снизило Ku. Поэтому для сохранения нужного коэффициента усиления по переменной составляющей на частоте сигнала параллельно R₄ включают цепь R₃. Причем емкостное сопротивление на частоте сигнала должно быть пренебрежимо мало.

7