2.5 Расчет параметров разделительного фильтра
Для формирования заданного диапазона частот после входного каскада устанавливаются разделительные фильтры высокой и низкой частоты. Частоты среза фильтров выбираются равными для фильтра высокой частоты (ФВЧ) – нижняя граница диапазона - 500Гц, а для фильтра низкой частоты (ФНЧ) – верхняя граница диапазона 17000 Гц.
В качестве фильтра высокой частоты с частотой среза 500Гц и фильтра низких частот с частотой среза 17000 Гц используем пассивные RC- фильтры первого порядка (рисунок 4):
Рисунок 4. – Каскад фильтров
Параметры RC-фильтра ВЧ находятся по формуле:
R5*C1 = 1/2*π*fниж, (8)
где R5 - номинал резистора фильтра;
С1 – емкость конденсатора фильтра;
f ниж –нижняя частота рабочего диапазона.
Пусть номинал резистора будет равен R5 = 510 Ом, fср = 500 Гц:
C1 = 1/ (2*3,14*500Гц*510 Ом) = 6.24мкФ
По ряду Е192 параметры ФВЧ:
R5 С2-29В – 0,25 – 510 Ом ± 2%,
С1 К10-17А-М47 - 25В – 6.24 мкФ ± 10%
ФНЧ должен пропускать частоты до 17000 Гц. Параметры RC-фильтра НЧ находятся по формуле:
R6*C2 = 1/2*π*f вер, (9)
где R6 - номинал резистора фильтра;
С2 – емкость конденсатора фильтра;
fвер – верхняя частота рабочего диапазона.
Примем R6 = 510 Ом, тогда для частоты 17000 Гц:
C2 = 1/ (2*3,14*17000Гц*510 Ом )= 0.018 мкФ
По ряду Е192 параметры ФНЧ:
R6 С2-29В – 0,25 – 510 Ом ± 2%,
С2 К10-17А-М47 - 25В- 0.018 мкФ ± 10%
3 Проектирование частотомера
По заданию:
|
Время индикации частоты, с |
2 |
|
Тип микросхем |
КМОП |
Структурная схема устройства приведена на чертеже 1205.304049.000 Э1.
3.1 Описание работы частотомера
Синусоидальный сигнал с выхода усилительного тракта поступает на блок преобразования формы входного сигнала, состоящий из триггера Шмитта и ограничителя, на выходе которого получается последовательность импульсов с частотой равной частоте входной синусоиды. Эта последовательность импульсов поступает на электронный ключ, на второй вход которого поступает импульс, равный времени счета. Электронный ключ реализуется на логическом элементе «И», выполняющем умножение. С выхода электронного ключа импульсы поступают на счетчики блока индикации результатов измерения. Они производят подсчет количества импульсов измеряемой частоты, прошедших через ключ за время счета. По окончании счета содержимое счетчиков блока индикации результатов измерения дешифрируется и отображается на светодиодных индикаторах.
Для формирования импульсов счета, индикации и паузы в разрабатываемом устройстве применяются блок генерации образцовой частоты, делитель частоты и схема управления, которые функционируют следующим образом.
Импульсы стабильной образцовой частоты с выхода генератора поступают на делитель частоты, в котором образцовая частота генератора делится до частоты 1 Гц. Далее эти импульсы поступают на схему управления. Схема управления содержит в своей структуре счетчик и логические элементы. В ней формируются импульсы, длительность которых равна общему времени цикла измерения и временам счета, индикации и паузы. Эти импульсы соответственно подаются: импульс счета – на электронный ключ, импульс индикации – на дешифраторы блока отображения результатов измерения для зажигания-гашения индикаторов.