Проектирование аналогового электронного устройства
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
включения рисунок 6.
Рисунок 6
.3 ФНЧ
Применим активный фильтр на основе ОУ. Активный фильтр - это безиндуктивный частотный фильтр, с помощью которого можно усиливать и ослаблять сигналы определённой частоты. Применим фильтр на ОУ с единичным коэффициентом передачи. Рассчитаем фильтр Чебышева третьего порядка.
Частота среза 150 Гц. Из таблицы Номинальных значений ёмкостей ФНЧ при различных аппроксимаций и неравномерности 1 Дб определим:
С1=16,180 Ф, С2=0,06428 Ф, С3=2,567 Ф.
Определим значения ёмкостей, разделив на =6,28*150=942,478:
С1=0,172*1000 мкФ, С2=0,82*1000 нФ, С3=2,72*1000 мкФ.
Для получения удобных значений ёмкостей принимаем резисторы на 34 кОм, в результате имеем: С1=504,9 нФ, С2=2,006 нФ, С3=80,11 нФ.
Принципиальная схема фильтра низких частот рисунок 7.
Рисунок 7.
Значения резисторов принимаем за 34 кОм, а резистор R0c=R1+R2+R3=102, тогда при постоянном напряжении коэффициент передачи единица. Применим операционный усилитель ОУ 154УД2. Быстродействующий ОУ со скорость нарастания выходного напряжения не менее 80В/мкс и временем установления выходного напряжения соответственно 5 и 0,5 мкс. Схема включения и частотная коррекция приведены на рисунке 8.
Рисунок 8
Электрические параметры:
коэффициент усиления К, тыс. >100,
выходной сигнал Uвых, В <10,
ток потребления Iп, мА <6,
напряжение смещения Uсм, мВ <2,
средний входной ток Iвх, нА <100,
разность входных токов Iвх, нА <100,
выходное сопротивление Rвых, Ом <300,
входное сопротивление Rвх, Мом -,
частотная полоса f 1, МГц >15,
напряжения питания Uп, В 151,5,
минимальная нагрузка Rн, кОм >2,
Корпус на рисунке 76,а.
.4 Дифференциатор
Дифференциатором называют устройство, выходной сигнал которого пропорционален производной от его входного сигнала, то есть выходной сигнал показывает скорость изменения входного сигнала.
По первому закону Кирхгофа
или
Соответственно полученная ЛАЧХ во всём диапазоне частот имеет постоянный наклон +20дБ/дек. Соответствующая частота среза
Для того, чтобы избавиться от проблемы указанной выше в принципиальной схеме Рисунок 10, шунтируют конденсатор, для того чтобы после полной зарядки, он закоратился шунтирующим резистором и энергия выходила на резистор и далее на нагрузку.
Рисунок 9
Граничные частоты рабочего диапазона дифференциатора задаются элементами схемы
по условию нижняя частота 10 Гц. Примем С1 = 1 мкф, следовательно
Ом,
, Гц, Ом.
Частота среза - это частота при которой сопротивление конденсатора геометрически пропорционально сопротивлениям конденсатора при верхней и нижней частоте.
Гц,
.
Из этого уравнения найдём ёмкость С2
Ф.
Сопротивление R3 служит для симметрирования входной цепи ОУ и должно быть равным активному сопротивлению, соединённому с инверсным входом ОУ, номинал R3 тоже принимаем равным 16000 Ом. Ёмкость C2 принимаем равной 3 мкФ.
Практически С2 лучше удалить совсем, так как по большей часть он предназначен для уменьшения шумов а, С1 уменьшать.
Для данной схемы применим ОУ 154УД2.
.5 Усилитель
На вход выпрямителя не может быть подан сигнал 10 мВ так как на входе стоят два диода VD1 и VD2. Минимальное напряжение необходимое для того что бы открыть диод должно быть не менее 0,7 В. Поэтому усилим сигнал до 1 В. Так как напряжение мало, то есть могут наложится помехи и исказить сигнал необходимо использовать маломощный ОУ. Для того чтобы усилить сигнал применим неинвертирующий усилитель. Принципиальная схема на рисунке 10.
Рисунок 10.
Коэффициент передачи
, Ku=1000
Примем Z1=100 Ом, следовательно ZOC=10 Ком. Применим ОУ тот который был применён в ПТН ОУ154УД1.
.6 Схема выпрямителя
На вход выпрямителя подаётся сигнал Х2, заданный в форме синусоиды с частотой 2 КГц и изменяющегося от 0 В до 1 В. После выпрямителя сигнал должен выйти постоянный по напряжению равный амплитуде входной синусоиды, что и показано на рисунке 11. То есть это устройство выполняет операцию модуля.
Рисунок 11.
Данную функцию выполняет принципиальная схема выпрямителя рисунок 12.
Рисунок 12.
При подачи положительной полуволны открывается VD2 и закрывается VD1. Операционный усилитель при этом работает как неинвертирующий повторитель, R2 и R4 при этом играют роль делителя напряжения. На выходе при этом возникает положительная полуволна, открывается диод VD3 и в точке инвертирующего входа создаётся потенциал, но он на много меньше чем на входе поэтому VD1 не открывается. Выходное напряжение положительно:
Uвых=UвхR(R/R+1)/(R+R)=Uвх.
Отрицательная полуволна входного сигнала попадает через VD1. Операционный усилитель при этом работает как инвертирующий повторитель. Выходное напряжение которого:
Uвых=UвхR2/((R+R)+R/2)=Uвх.
Применим операционный усилитель ОУ 154УД2.
Для того что бы сгладить сигнал применим RC цепь, рисунок 13. R = 10 Ом, С = 500 мкФ. При этом выполняется условие
Рисунок 13
.7 Логарифматор
Принципиальная схема логарифматора рисунок 14. Ток I=Uвх/R1 проходящий через R1 не входит в ОУ, а проходит через VD4, то есть I=Iд, следовательно Iд= Uвх/R1 (1). Соответстве