3.2 Источник опорного напряжения

Источник опорного напряжения состоит из стабилитрона и резистора. В качестве стабилитрона используется модель 2С210Ж (I_стmin=0,5 мА, I_стmax=15 мА, I_cтнорм=10 мА, U_ст=10 В). Схема ИОН показана на рисунке 5.

Сигнал на аналоговый ключ U₀=1B

Сигнал на компаратор, U₀+1,5%

Сигнал на компоратор, U₀-1,5%

Рисунок 5 – Источник опорного напряжения

Определение наминала R1.

U=15 B

U_ст=10 В

U_R1=15-10=5 В (1)

R₁=5/I_стнорм=1250 Ом (2)

R₁=1250 Ом

Отсюда найдем ток цепи (I):

I=U/R1=15/1250=12 мА (3)

Для работы стабилитрона должны быть соблюдены условия:

а) I_ст  I_{ст min} при I_н = I_{н max} и U₀ = U _0min; (4)

б) I_ст < I_{ст max} при I_н = 0 и U₀ = U_0max. (5)

I_{н max}=I_R3+I_R5+I_R7 (6)

I_Ri=U/R_i (7)

Сопротивления R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇ используются в делителях напряжения. На каждый делитель подается 10 В.

I_R2R₂+I_R3R₃=10 В (8)

I_R2=I_R3

I_R2=10/(R₂+R₃) (9)

I=U_R2/R₂

U_R2=1 В

R₂+R₃=10R₂ (10)

9R₂=R₃ – зависимость между сопротивлениями в делителе 1.

8,985R₄=R₅ – зависимость между сопротивлениями в делителе 2.

9,015R₆=R₇ – зависимость между сопротивлениями в делителе 3.

Таким образом: R₃=R₅=R₇=1 кОм; R₂=9 кОм; R₄=8985 Ом;R₆=9015 Ом.

I_R3=I/R₃; I_R5=1,015/R₅; I_R7=0,985/R₇

Таким образом из формулы 6 получим:

I_{н max}=3 мА

I=I_ст+_{Iн max}=12 мА (11)

I_ст=12-3=9 мА (12)

Условия выполнены, данный стабилитрон можно использовать.

Блок из трех делителей напряжения позволяет использовать только один источник опорного напряжения. Первый делитель служит для подачи напряжения от ИОН на коммутирующий ключ. Второй и третий делители служат для обеспечения напряжения отличного от напряжения ИОН на ± 1,5 %.

3. Устройство самокалибровки

В данной случае, устройство самокалибровки следит за уровнем сигнала и передает результат наблюдения на ЭВМ. Само устройство состоит из двух компараторов и одного логического элемента, рисунок 6.

Выходной

сигнал ключа

Выходной

сигнал ключа

U₀-1,5 %

U₀+1,5 %

Выход на регистр

Рисунок 6 – Устройство самокалибровки

В качестве компараторов была выбрана интегральная микросхема К554СА3 [1]. В качестве логического элемента используется элемент И-НЕ (так же можно использовать элемент И), модель К155ЛА3 [1]. Параметры логического элемента приведены в таблице

Таблица 3 - Параметры логического элемента

Параметр	К155ЛА3
Среднее время задержки распространения	19 нс
Потребляемая статическая мощность на один логический элемент	Не более 36 мВт

3.4 Регистровая память

Регистровая память построена на базе ИС КР1533ИР33 [4]. Так как нам необходимо хранить 1 бит информации, то возьмем 1 регистр. Сигнал для записи формируется RS-триггером по команде программиста, рисунок 7.

Для доступа со стороны внешней ЭВМ используется сигнал чтения, который подается на вход 0E.

чтение

запись

вход с логического элемента

выход на ЭВМ

Рисунок 7 – Регистр и RS-триггер

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Проведем моделирование коммутирующего ключа с помощью пакета для моделирования Micro-Cap 7.1.0, используя схему, приведенную на рисунке 8.

Рисунок 8 – Схема для моделирования

Параметры синусоидального источника сигнала (V8) приведены на рисунке 9.

Рисунок 9 – Параметры источника V8

Генератор переменного напряжения передает напряжение на ключ. Ключ имеет допустимое сопротивление 200 Ом

Под действием импульсного генератора (V1) ключ замыкается на 0,4 секунды, рисунок 10.

Рисунок 10 – График выходных сигналов узлов 2 и 3

Выходной сигнал узла 2 (U(2)=0,985) отличается от сигнала узла 1 (U(1)=0,995) на верхней границе (рисунок 11).

Рисунок 11 – График выходного напряжения узлов 1 и 2 (увеличенный)

Определим погрешность на верхней границе графика выходного напряжения узлов 1 и 2:

=(0,995-0,985)100 %=1 %.

Таким образом погрешность не превышает допустимого значения в 1,5 % процента.