3.2. Мультиплексор

Мультиплексор – это устройство, которое позволяет выбрать один из нескольких входов по указанию управляющего сигнала. В данном курсовом проекте мультиплексор используется для переключения каналов АЦП. Обобщённая схема мультиплексора представлена на рис.6.

Входные логические сигналы X_i поступают на входы коммутатора и через коммутатор передаются на выход Y. На вход управляющей схемы подаются адресные сигналы A_k (Address). Мультиплексор также может иметь дополнительный управляющий вход E (Enable), который разрешает или запрещает прохождение входного сигнала на выход Y.

Рис.6. Обобщенная схема мультиплексора

Кроме этого, некоторые мультиплексоры могут иметь выход с тремя состояниями: два логических состояния 0 и 1, и третье состояние — отключённый выход (пассивное, высокоимпедансное, Z-состояние — выходное сопротивление равно бесконечности). Перевод мультиплексора в третье состояние производится снятием управляющего сигнала OE (Output Enable).

В качестве мультиплексора аналоговых сигналов используется восьмиканальный мультиплексор MAX382 (рис.7). Характеристики мультиплексора приведены в Приложении Б.

Рис.7. Мультиплексор аналоговых сигналов

3.3. Фильтр низких частот

Фильтр низких частот эффективно пропускает частотный спектр сигнала ниже частоты f_в и уменьшающий (подавляющий) частоты сигнала выше этой частоты.

Для построения фильтра следует определить его порядок, который определяется по наклону АЧХ фильтра. В нашем случае наклон АЧХ составляет – 80 дБ / дек. Следовательно, ФНЧ, используемый в курсовом проекте, имеет 4-ый порядок. Частота среза фильтра f_в составляет 176,8 кГц.

В качестве ФНЧ используем фильтр Баттерворта, построенный по структуре Саллена-Ки. Схема фильтра представляет собой два последовательно соединенных активных звена второго порядка (рис.8).

Коэффициенты фильтра Баттерворта 4-го порядка:

Для первого звена: b = 0,7654; c = 1.

Для второго звена: b = 1,8478; c = 1.

Рис.8. Активный фильтр низких частот 4-го порядка

Передаточные функции звеньев [4, с.100-108]

(3.3.1)

(3.3.2)

К₁, К₂ – коэффициенты усиления звеньев.

Для первого звена: К₁ = 1; b₁ =0,7654; c₁ = 1.

Расчет звеньев фильтров начинают с выбора емкости С1. Для того, чтобы получать приемлемые сопротивления резисторов, рекомендуется выбирать С1 примерно

(3.3.3)

Из стандартного ряда Е24 выберем номинал конденсатора С1 = 56 пФ.

(3.3.4)

Из стандартного ряда Е96 выберем номинал конденсатора С2 = 8,25 пФ.

(3.3.5)

Из стандартного ряда Е96 выберем номинал резистора R25 = 39,2 кОм.

(3.3.6)

Из стандартного ряда Е96 выберем номинал резистора R26 = 44,2 кОм.

Для второго звена: К₂ = 1; b₂ =1,8478; c₂ = 1.

(3.3.7)

Из стандартного ряда Е24 выберем номинал конденсатора С3 = 56 пФ.

(3.3.8)

Из стандартного ряда Е96 выберем номинал конденсатора С4 = 48,7 пФ.

(3.3.9)

Из стандартного ряда Е96 выберем номинал резистора R30 = 93,1 кОм.

(3.3.10)

Из стандартного ряда Е96 выберем номинал резистора R31 = 3,16 кОм.

Фильтр построен на операционных усилителях OP-37A (DA11, DA15).

Из справочников [3], [5] выберем резисторы и конденсаторы:

С1: К10-52-П120-100В-56 пФ±5% (из ряда Е96);

С2: К10-23-М47-100В-8,28 пФ±5% (из ряда Е96);

С3: К10-52-П120-100В-56 пФ±5% (из ряда Е96);

С4: К10-52-П120-100В-48,7 пФ±5% (из ряда Е96);

R25: C2-33H-0,125Вт-39,2 кОм ±1% (из ряда Е96);

R26: C2-33H-0,125Вт-44,2 кОм ±1% (из ряда Е96);

R30: C2-33H-0,125Вт-93,1 кОм±1% (из ряда Е96);

R31: C2-33H-0,125Вт-3,16 кОм±1% (из ряда Е96).