Проектирование делителя частоты цифровых сигналов с постоянным коэффициентом деления
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
еньшения пульсации напряжения в цепи. И в итоге стабилизатор выдает на своем выходе напряжение, не зависящее от напряжения питания.
3. Разработка полной принципиальной схемы устройства, расчет элементов и выходных параметров схемы
.1 Выбор элементов устройства
Основу устройства составляет счетчик. Основным параметром при выборе счетчика был коэффициент деления, а так как мы имеем коэффициент деления 2, следовательно, необходим двоичный счетчик К155ИЕ5 [1].
Счетчик К155ИЕ5 представляет собой четырехразрядный двоичный счетчик и содержит четыре Т-триггера. Условно-графическое изображение двоичного счетчика показано на рисунке 6.
Рисунок 6. Условно-графическое обозначение двоичного счетчика
Таблица 1. Назначение выходов счетчика К155ИЕ5
01С2Вход счетный02R0Вход установки в состояние логический 003R0&Вход установки в состояние логический 008Q3Выход третьего разряда09Q2Выход второго разряда11Q4Выход четвертого разряда12Q1Выход первого разряда14C1Вход информационный (счетный)
Функциональная схема данного счетчика показана на рисунке 1. Т-триггер по каждому такту изменяет своё логическое состояние на противоположное при единице на входе Т, и не изменяет выходное состояние при нуле на входе T. Т-триггер часто называют счётным триггером. Т-триггер может строиться как на JK, так и на D-триггерах. Условно-графическое обозначение Т-триггера представлено на рисунке 7. Как можно видеть в таблице истинности JK-триггера, он переходит в инверсное состояние каждый раз при одновременной подаче на входы J и K логической 1. Таблица истинности JK-триггера приведена в таблице 2. Это свойство позволяет создать на базе JK-триггера Т-триггер, объединяя входы J и К. Наличие в D-триггере динамического С входа позволяет получить на его основе T-триггер. При этом вход D соединяется с инверсным выходом, а на вход С подаются счётные импульсы. В результате триггер при каждом счётном импульсе запоминает значение, то есть будет переключаться в противоположное состояние.
делитель частота цифровой сигнал
Рисунок 7. Условно-графическое обозначение Т-триггера
Таблица 2. Таблица истинности JK-триггера
JKQ(t)Q(t+1)00000011010001101001101111011110
Т-триггеры часто применяют для понижения частоты в 2 раза, при этом на Т вход подают единицу, а на С-сигнал с частотой, которая будет поделена. Таблица истинности Т-триггера приведена в таблице 3.
Таблица 3. Таблица истинности Т-триггера
TQ(t)Q(t+1)000011101110
Таблица 4. Электрические параметры счетчика К155ИЕ5
1Номинальное напряжение питания, В+5 5%2Выходное напряжение низкого уровня при Uп= 4.75 В, ВНе более 0.43Выходное напряжение высокого уровня при Uп= 4.75 В, ВНе менее 2.44Входной ток низкого тока по входам установки в 0 при Uп= 5 В, мАНе более 0.65Входной ток низкого тока по счетным входам C1 и С2 при Uп= 5 В, мАНе более 2.47Входной ток высокого уровня по счетным входам C1 и С2 при Uп= 5 В, мАНе более 0.088Ток потребления, мАНе более 79Выходной ток, мА1.2510Время задержки распространения при включении по счетному входу C1 при Uп= 5 В, нсНе более 13511Ток короткого замыкания при Uп= 5.25 В, мА-18…57
Таблица 5. Предельно допустимые режимы эксплуатации счетчика К155ИЕ5
1Напряжение питания, ВНе более 62Минимальное напряжение на входе, В- 0.43Максимальное напряжение на выходе, В5.54Минимальное напряжение на выходе, В- 0.35Рабочая температура К155ИЕ5, 0С- 10…+70
Транзистор в данном устройстве усиливает выходной ток счетчика. Так как по техническим характеристикам на выходе из счетчика мы получаем значение силы тока равной приблизительно 1.25 мА. Исходя из технических характеристик транзисторной оптопары, нам необходимо увеличить силу тока до минимального значения входного тока оптопары, т.е. до 12 мА. Для этого необходимо установить кремниевый транзистор типа КТ3102, который повысит входной ток до необходимого уровня. Транзистор представлен на полной принципиальной схеме в приложении Б. Технические характеристики КТ3102А указаны в таблице 5.
Таблица 6. Технические характеристики кремниевого транзистора КТ3102А
1IКmax, мА1002UКБ0 max, В503UЭБ0max, В54Pmax, мВт505Tmax, C85
Для организации гальванической развязки между участками электрической цепи мы используем оптопару показанную на рисунке 8. Основными критериями при выборе оптопары были: малый входной ток и малое время включения. Исходя из этого, была выбрана транзисторная оптопара с высоким напряжением коммутации.
Оптопара состоит из кристаллов инфракрасного AsGaAl светодиода и кремниевого высоковольтного n-p-n фототранзистора. Кристаллы расположены лицом к лицу, что обеспечивает высокий коэффициент оптической связи. Благодаря специальной конструкции фототранзистора оптопара имеет высокое быстродействие в ключевом режиме работы при RH=5 кОм.
Рисунок 8. Условно-графическое обозначение транзисторной оптопары
Таблица 7. Особенности оптопары КР249КН5А
ПараметрЗначениеПредельное значение UК-Э, В200Напряжение изоляции UИЗ, В5000Коэффициент передачи, %не менее 20
Таблица 8. Предельно-допустимые режимы эксплуатации оптопары КР249КН5А
ПараметрОбозн.Ед. изм.Мин.Макс.ПримечаниеКоммутируемое напряжениеUкомВ-200-Входной токIвхмА1215-Импульсный входной токIвх.и.мА-20Q=2, tи<10 мсКоммутируемый токIкоммА-4-Рассеиваемая мощностьРрасмВт-50-Температура окружающей средыТооС4570-
Таблица 9. Электрические параметры оптопары КР249КН5А
ПараметрОбознач.Ед. изм.Мин.ТипМакс.Режим измеренияВыходное остаточное напряжение