2.2. Расчет делителя напряжения

Нужно спроектировать делитель напряжения для сигналов a,b,c,d. Уровни логической единицы этих сигналов 10 В.

Для правильной работы микросхем К155ЛА3, использованных в логическом блоке нам надо иметь напряжения U = 2,4 В.

Рис.6

На вход подаётся напряжение U_вх= 10 В, то напряжение на выходе будет сниматься с резистора R19 и будет равно U_вых= 2,4 В;

Возьмём общее сопротивление резисторов равным 500 кОм (R18 + R19 =500 кОм), тогда ток протекающий через все сопротивления при входном напряжении будет равен:

А;

Падение напряжения на резисторе R19 равно U2 = 2,4 В, тогда падение напряжения на резисторе R18 равно U1 = 10-2,4 = 7,6 В

Исходя из падений напряжений на каждом резисторе, найдём номиналы этих резисторов:

Выберем номинал резистора R18 из ряда Е192, параметры которого:

номинал: 379 кОм;

точность: ±0,25%.

Выберем номинал резистора R32 из ряда Е192, параметры которого:

номинал: 120 кОм;

точность: ±0,25%.

Подобный делитель следует поставить для всех сигналов a,b,c,d.

2.3. Электронный аналоговый ключ

Электронный аналоговый ключ широко используется в электронике для осуществления передачи аналоговой информации от одного блока к другому. Исходя из параметров разрабатываемого прибора применяем микросхему аналогового ключа КР590КН9, который имеет следующие характеристики: t_вкл.=500нс;

U ¹_вх =0,8…4 В;

U ⁰_вх=0...0,8В;

U_П=15.

На рисунке представлены схемное обозначение и упрощенная физическая модель микросхемы КР590КН9.

Рис.7

Пока на вход U_упр подается сигнал низкого уровня КМОП-транзистор закрыт, сопротивление канала высокое, при подачи на вход напряжение высокого уровня, то транзистор открывается, сопротивление понижается, и ток утечки течет через него.

На входы 4 и 5 подаются входные аналоговые сигналы, которые снимаются с выходов 3 и 6 соответственно. На входы 10 и 15 подаются сигналы управления ключами. К выводам 11 и 13 подводятся напряжения питания ±15 В соответственно. Вывод 14 подключается к общему приводу схемы прибора.

Схема включения ключа:

Рис.8

В качестве элемента И-НЕ используем один элемент с микросхемы К155ЛА3.

3. Проектирование цифрового частотомера

Необходимо разработать частотомер, измеряющий частоту в полосе заданных частот (50 … 6000 Гц).

Структурная схема построения цифрового частотомера:

Рис. 9

1. Усилитель ограничитель (на временной диаграмме – F) сигналов (рис.9) предназначен для преобразования аналогового сигнала в цифровой. Построен на триггере Шмитта (К561ТЛ1), ОУ140УД22, стабилитроне Д809 и диоде КД522А. R₁ = 2 кОм.

Рис.10

Временные диаграммы формирователя представлены на рис.8, на которых представлены сигналы на входе, после усилителя и после триггера Шмитта.

Рис.11

2. Мультивибратор (M) (генератор напряжения прямоугольной формы), построенный на интегральном таймере К1006ВИ1 (рис. 9).

Рис. 12

В этой схеме включения конденсатор С₁ заряжается через резисторы R₁ и R₂ до напряжения , а разряжается через резистор R₁ до напряжения .

Длительность зарядки конденсатора t₁=0,69(R₁+R₂)C₁, а длительность разряда конденсатора t₂=0,69R₂C₁. Так как время индикации больше времени счета, то за время индикации примем t₁=12, за время счета – t₂=1, а на выходе мультивибратора поставим инвертор. Возьмем C₁=10 мкФ. Тогда , R₂=145 кОм, R₁=1,6 МОм.

3. Счетчик состоящий из дешифратора(К176ИЕ4) и индикатора(АЛС324Б)

В частотомере используется 4 таких микросхемы, т.к. разрядность цифрового индикатора частоты равна 4.

4. R–C – цепочка. Предназначена для подачи на вход R кратковременных импульсов для обнуления счетчика и сброса индикатора. Время разряда конденсатора  должно быть гораздо меньше по сравнению с величиной

= 1,67^-4 с. Зададим  = 210^-5 с и R = 3 кОм. Так как  = RC, тогда С = 6,67 нФ. Из ряда Е192 возьмем С = 6,65 нФ

Временные диаграммы работы частотомера:

Рис. 13