Курсовой - Генератор
.docСОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………………...4
-
Разработка функциональной схемы……………………………………5
-
Расчёт и выбор элементов принципиальной схемы…………………..6
-
Цифро-аналоговый преобразователь……………………………….….6
-
Генератор тактовых импульсов..…………………………………….…7
-
Реверсивный счётчик……………………………………………………8
-
Устройство управления счётом………………………………………...8
-
Операционный усилитель……………………………………………...10
-
Список литературы………………………………………………………………..11
Приложение
Введение
В технике связи и управления, в измерительной технике используются импульсы напряжения и тока не только прямоугольной , но и непрямоугольной формы, например, пилообразной или более сложной формы. Известны многие методы формирования таких импульсов.
Практически любой сигнал, форма которого описывается функцией f(t), t0ttk-1, может быть приближённо воспроизведён путём формирования ступенчатого напряжения u(t) в интервале [t0, tk-1], такого, что |f(t)-u(t)| , где - погрешность аппроксимации.
Если в заданном интервале [t0, tk-1] выбирать множество значений независимой переменной t0, t1, …, tk-1, ti<ti+1, то под ступенчатой функцией u(t) понимается функция u(t)=ai=const, titti+1, i=0, 1, …, k-1. Значение ti обычно задаются двоичным кодом Mi и каждому значению u(ti) ставится в соответствие n-разрядное двоичное число N(Mi). Если, например, n=8, то восьмиразрядным кодом возможно представить различных уровней; это число определяет разрешающую способность аналого-цифрового преобразования.
Точность воспроизведения функции f(t), естественно, зависит и от числа узлов аппроксимации, и от числа разрядов, которым кодируются аналоговые уровни в узлах. На точность аппроксимации влияют и инструментальные ошибки, обусловленные неточностью и дрейфом параметров генератора функций.
-
Разработка функциональной схемы.
Требуется спроектировать генератор, у которого зависимость выходного напряжения во времени f(t) имеет простую кусочно-линейную форму (рис. 1).
Рисунок 1.
Исходными данными для проектирования генератора напряжения специальной формы являются:
- амплитуда выходного сигнала;
- период колебаний выходного сигнала;
- сопротивление нагрузки;
- погрешность аппроксимации.
Данная функция имеет три линейных участка: первый – на интервале [0,T/4] линейно возрастающий, второй – на интервале [T/4,3T/4] и третий – на интервале [3T/4,T]. На первом участке на вход ЦАП должен подаваться возрастающий во времени код, на втором участке должен подаваться постоянный во времени последний код первого участка, на третьем – убывающий во времени код. Этого можно добиться, если заставить счётчик, выходной код которого и поступает на ЦАП, на первом участке работать на суммирование, на втором – приостановить счёт, на третьем – на вычитание.
Согласно изложенному принципу генератор должен иметь функциональную схему, представленную на рисунке 2.
Рисунок 2.
В схему входят стартстопное устройство (ССУ), генератор тактовых импульсов (ГТИ), устройство управления счётом (УУС), реверсивный счётчик (РС), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), операционный усилитель (ОУ).
-
Расчёт и выбор элементов принципиальной схемы.
-
Цифро-аналоговый преобразователь.
Определим разрядность ЦАП, исходя из заданной точности воспроизведения выходного напряжения:
n11, поэтому следует взять 12-разрядный ЦАП, например, К572ПА2 (рис. 3).
Рисунок 3.
Таблица 1.
Режим работы |
Входы управления |
|
6 |
21 |
|
Запись данных в RG1, хранение предыдущих данных в RG2 |
1 |
0 |
Запись из RG1 в RG2, хранение данных в RG1 |
0 |
1 |
Прямое прохождение данных через RG1 и RG2 |
1 |
1 |
-
Генератор тактовых импульсов.
По полному времени изменения выходного сигнала генератора от минимального до максимального значения и разрядности ЦАП определим частоту тактового генератора.
Для построения генератора тактовых импульсов используем схему с кварцевым резонатором (рис. 4). Нужно получить частоту 164 кГц, возьмём кварцевый резонатор на 1МГц, тогда . Таким образом, нам необходим резонатор на 984 кГц и делитель частоты на 6.
Рисунок 4.
Делитель на 6 можно собрать, используя счётчик 555ИЕ10 по таблице 2. Его схема и соответствующий граф переходов показаны на рисунке 5.
Таблица 2.
1 |
1 |
0 |
Рисунок 5.
555ИЕ10 – счётчик по mod 16 с синхронной загрузкой данных и асинхронным потенциальным сбросом в нулевое состояние значением сигнала ; сигнал управляет режимами счёта и загрузки (=1 – счёт, =0 – загрузка).
-
Реверсивный счётчик.
Построим принципиальную схему реверсивного счётчика с модулем пересчёта 4096 на трёх ИС 531ИЕ17 (рис. 6).
Рисунок 6.
531ИЕ17 – 4-разрядный двоичный реверсивный счётчик, назначение входов и такое же, что и у двоичного счётчика 555ИЕ10.
-
Устройство управления счётом.
Центральным устройством генератора, которое и определяет форму выходного сигнала, является УУС. Оно должно содержать:
-
основной 12-разрядный двоичный счётчик, выполняющий роль таймера;
-
вспомогательный двоичный счётчик – для формирования сигналов, соответствующих границам интервала линейности функции;
-
схема селекции тактовых импульсов, управляющая включением счёта и направлением счёта (сложение или вычитание).
Основной счётчик можно построить на трёх ИС 555ИЕ10 (рис. 7). График выходного сигнала (рис. 1) удобно разбить на четыре временных интервала: на первом интервале реверсивный счётчик вычитает, на последующих двух – счёт приостанавливается, на последнем интервале – суммирует.
Следовательно, вспомогательный счётчик должен считать до четырёх, т. е. выдавать только четыре кодовые комбинации. Работу вспомогательного счётчика и схемы селекции тактовых импульсов можно рассмотреть в таблице 3. Таким образом для построения этих устройств понадобится два JK-триггера, элемент И-НЕ, элемент Исключающее ИЛИ, элемент И. Принципиальная схема будет иметь вид как на рисунке 8.
Рисунок 7.
Таблица 3.
x2 |
x1 |
Ес |
U |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
X |
1 |
0 |
1 |
X |
1 |
1 |
0 |
1 |
Рисунок 8.
Рисунок 9. Временная диаграмма работы УУС.
-
Операционный усилитель.
Для согласования выхода генератора с заданной нагрузкой, а также для усиления мощности после ЦАП необходимо поставить неинвертирующий повторитель (рис. 10). Наиболее подходящий операционный усилитель для данной схемы – К140УД9.
РРисунок 10.
Список литературы.
-
Справочник по цифровой схемотехнике /В. И. Зубчук, В. П. Сигорский, А. Н. Шкуро. – К.: Тэхника, 1990. – 448 с.
-
Импульсные и цифровые устройства: Учеб. для студентов электрорадиоприборостроительных сред. спец. учеб. заведений /Ю. А. Браммер, И. Н. Пащук. – М.: Высш. шк., 2002. – 351 с.: ил.
-
Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах: Справочник /Г. И. Пухальский, Т. Я. Новосельцева. – М.: Радио и связь, 1990. – 304 с.: ил.
-
Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник /С. В. Якубовский, Л. И. Ниссельсон, В. И. Кулешова и др.; Под ред С. В. Якубовского. – М.: Радио и связь, 1989. – 496 с.: ил.
-
Электроника: Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов /В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев. – М.: Высш. шк. 1991. – 622 с.: ил.