Задача 5

Розробити на основі мікросхеми K155ИЕ7 дільник частоти послідовності імпульсів, що працює із двійковими кодами та коефіцієнтом ділення К_д відповідно до індивідуального варіанта (таблиця 1.4).

У відповіді привести: методику побудови заданого дільника та основні технічні рішення; функціональну схему; короткий опис роботи; розрахунок максимальної частоти надходження вхідних імпульсів f_max.

Таблиця 1.4

№ вар.	Кд	№ вар.	Кд	№ вар.	Кд
1	792	11	2576	21	2731
2	1005	12	2870	22	1256
3	2357	13	3120	23	2125
4	1234	14	4210	24	1500
5	533	15	5080	25	1609
6	1672	16	937	26	4422
7	1497	17	2345	27	3211
8	3233	18	3456	28	2756
9	7583	19	7184	29	1718
10	1003	20	988	30	2318

Задача 6

Розробити на основі мікросхеми K155ИЕ6 дільник частоти послідовності імпульсів, що працює із двійково-десятковими кодами та коефіцієнтом ділення К_д відповідно до індивідуального варіанта (таблиця 1.5).

У відповіді привести: методику побудови заданого дільника та основні технічні рішення; функціональну схему; короткий опис роботи; розрахунок максимальної частоти надходження вхідних імпульсів f_max.

Таблиця 1.5

№ вар.	Кд	№ вар.	Кд	№ вар.	Кд
1	698	11	5432	21	7268
2	325	12	3654	22	3612
3	2681	13	6543	23	2315
4	2175	14	3120	24	5473

Продовження таблиці 1.5

№ вар.	Кд	№ вар.	Кд	№ вар.	Кд
5	3785	15	693	25	2100
6	5122	16	3850	26	892
7	2325	17	1412	27	5239
8	1563	18	2132	28	2516
9	3852	19	2873	29	7011
10	5621	20	6229	30	2738

2. Методика виконання завдань та приклади рішення задач

2.1 Модуль 1 – «Комп’ютерна електроніка»

Задача 1

Запропонуйте трьохвходовий аналоговий інвеpтуючий суматор на основі операційного підсилювача (ОП) з наступними параметрами: К₁ = 1; К₂ = 2; К₃ = 0,5; U₁ = 3 В; U₂ = 2В; U₃ = -1 В; R_зз = 100 кОм, де К_і – це коефіцієнт передачі сигналу з i-го (i = 1, 2, 3) входу, R_зз – резистор зворотного зв'язку, U_і (i = 1, 2, 3) – вхідні сигнали постійного струму.

У відповіді привести: функціональну схему суматора з ідеальним ОП; коpоткий опис роботи; pозрахунок вхідних pезистоpів і напруг на виході (U_вих), форму U_вих за умови, що на другий вхід подані двохполярні синусоїдальні сигнали з амплітудою 5 В при живленні ОП, яке дорівнює  12 В.

Рішення:

Суматори даного типу будують на основі інвертуючого підсилювача, спрощена схема якого наведена на рисунку 2.1 [1, 2]. При аналізі та розрахунках елементів схеми будемо вважати ОП ідеальним. При розрахунках параметрів схеми інвеpтуючого підсилювача задаються коефіцієнтом підсилення по напрузі на відповідному входу K_і (і = 1, 2, 3), вибирають номінал резистора R_зз і розраховують номінал резистора R1 по формулі (1.1).

R_i = R_зз / K_і (1.1)

Необхідно враховувати, що до резистора R_зз прикладена вся вихідна напруга, тобто цей резистор включений паралельно опору навантаження підсилювача. Для більшості малопотужних ОП опір навантаження повинен бути не менш 2 кОм. Тому номінал R_зз вибирають у кілька разів більшим, наприклад, 10 кОм (50 або 100 кОм), і розраховують R1.

Вибирати дуже великі номінали резисторів R1 і R_зз (сотні кОм і більше) небажано, тому що наявність монтажних ємностей приводить до затримки сигналів в ланцюгах зворотного зв'язку і може порушити роботу схеми на високих частотах.

Рисунок 2.1 - Схема інвертуючого підсилювача

В нашому випадку потрібно організувати три входи. Для цього необхідно крім резистора R1 до «підсумовуючої точки» на інверсному вході ОП підключити ще два резистори R2 та R3, на які й будуть подаватися вхідні сигнали U₁, U₂ та U₃.

Розрахуємо номінали вхідних резисторів для нашого випадку.

Для К₁ = 1: R1 = R_зз / 1 = 100 / 1 = 100 кОм;

Для К₂ = 2,5: R2 = R_зз / 2 = 100 / 2 = 50 кОм;

Для К₃ = 0,074: R3 = R_зз / 0,5 = 100 / 0,5 = 200 кОм.

Схема трьохвходового інвертуючого суматора побудована в пакеті EWB 5.12 та приведена на рисунку 2.2.

Рисунок 2.2 – Схема суматора при подачі на вхід сигналів постійного струму

Короткий опис роботи суматора згідно цієї схеми наведено нижче.

Подача вхідних сигналів постійного струму U₁, U₂ та U₃ здійснюється від трьох батарей із заданим значенням напруг. Ще дві батареї використано для живлення ОП напругами +12 В та -12 В. Вимірювання значень напруги на виході суматора U_вих здійснюється за допомогою мультиметра, який в даному випадку працює в режимі цифрового вольтметра.

Вихідна напруга отримується як алгебраїчна сума вхідних напруг з урахуванням їх знаків (+U_i або -U_i) та коефіцієнта підсилення К_і по формулі (2.1).

U_вих = - (U₁ · К₁ + U₂ · К₂ + U₃ · К₃) (2.1)

Розрахуємо значення напруги на виході суматора по формулі (2.1).

U_вих = - (3 · 1 + 2 · 2 – 1 · 0,5 ) = - 6,5 (В).

При моделюванні схеми суматора, наведеної на рисунку 2.2, на екрані мультиметра отримали аналогічні показники. Таким чином, результати моделювання підтвердили теоретичні розрахунки.

Тепер подамо на другий вхід суматора синусоїдальний сигнал U₂ з амплітудою 5 В, як це показано на рисунку 2.3.

Рисунок 2.2 – Схема суматора при подачі на вхід сигналів постійного та змінного струмів

В нашому випадку вхідний сигнал U₂ подається від джерела змінного струму. В загальному випадку в якості джерела сигналу U₂ можуть бути використані генератори синусоїдальних коливань з різних бібліотек пакету EWB (наприклад, функціональний генератор з бібліотеки приладів).

Сигнал з вихода суматора U_вих подається на один із входів осцилографа, який взято із бібліотеки приладів.

При моделюванні схеми суматора на виході отримаємо сигнал U_вих, який наведено на рисунку 2.4.

Рисунок 2.4 – Форма напруги на виході суматора

Амплітуда сигналу на виході суматора тепер відповідає розрахункам по формулі (2.1). Вона обмежена на рівні +12 В та -12 В, які відповідають амплітуді напруги живлення ОП (при умові, що він ідеальний). При чому, викривлення позитивної та негативної напівхвиль синосоїдального сигналу різні.

При суттєвому зменшенні амплітуди сигналу U₂ викривлення сигналу на виході суматора зникають і ми отримуємо синусоїдальний сигнал зміщений на рівень -6,5 В у відповідності з формулою (2.1). Таким чином, результати моделювання підтверджують теоретичні розрахунки.