Расчет операционного усилителя с использованием типовых электронных функциональных микроузлов

Дипломная работа - Компьютеры, программирование

Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование



ной части, зависящую от допуска резисторов.

.

Погрешность не выходит за пределы, установленные в техническом задании.

2. Расчет логической части

Логическая часть должна обеспечить коммутацию измерительного усилителя напряжение с входом 1, если выполняется логическое уравнение, если оно не выполняется то со входом 2.

Логическая часть состоит:

1)Логического блока

2)Делителей напряжения

)Электронного ключа

.1 Расчет логического блока

Логический блок данного прибора решает логическое уравнение вида:

Составляем схему логического блока, который будет решать это уравнение, на элементах И-НЕ.

Рисунок 4 - логический блок

Составим таблицу истинности данного логического блока:

abdy00000010010010010110110110101111

Таким образом, только в трех случаях из 8 возможных на выходе логического блока получается сигнал 1, во всех остальных случаях на выходе будет низкий уровень. Сигналы на входах имеют потенциал 0 В и 10 В. Цифровую часть можно построить на ЛЭ семейства ТТЛ, для используемых серий микросхем данного семейства низкий уровень имеет напряжение не более 0,4 В, а высокий - более 2,4 В. На каждый вход логического блока ставим делитель напряжения, для того чтобы получить на входе напряжение 2,4 В.

По справочнику подбираем микросхемы подходящей серии. В качестве элемента И-НЕ используется три из четырёх элементов И-НЕ микросхемы К155ЛА3.

Характеристики микросхемы К155ЛА3:

U0вых = не более 0,4 В

U1вых = не менее 2,4 В

I0вх = не более -1,6 мА

I1вх = не более 0,04 мА

t0,1зд.р. = не более 22 нс

t1,0зд.р. = не более 15 нс

I1пот = не более 8 мА

I0пот = не более 12 мА

2.2 Расчет делителя напряжения

Нужно спроектировать делитель напряжения для сигналов a,b,c,d. Уровни логической единицы этих сигналов 15 В.

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

Рисунок 5 - Делитель напряжения

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

Возьмём общее сопротивление резисторов равным 500 кОм (R12 + R13 =500 кОм), тогда ток протекающий через все сопротивления при входном напряжении будет равен:

А;

Падение напряжения на резисторе R13 равно U2 = 2,4 В, тогда падение напряжения на резисторе R12 равно U1 = 10-2,4 = 7,6 В

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

Выберем R12=379 кОм (тип С5-54В, допуск 0,01%) из ряда Е19.

Выберем R13=120 кОм (тип С5-54В, допуск 0,01%).

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

.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: tвкл.=500нс;

U 1вх =0,8тАж4 В;

U 0вх=0...0,8В;

UП=15.

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

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

Рисунок 6 - коммутатор

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 15В соответственно. Вывод 14 подключается к общему приводу схемы прибора.

Схема включения ключа:

Рисунок 7 - включение коммутатора

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 тАж 10000 Гц).

Структурная схема построения цифрового частотомера:

Рисунок 8 - частотомер

. Усилитель ограничитель (на временной диаграмме - F) сигналов (рис.12) предназначен для преобразования аналогового сигнала в цифровой. Построен на триггере Шмитта (К561ТЛ1), ОУ140УД22, стабилитроне Д809 и диоде КД522А. R1 = 2 кОм.

Рисунок 12 - усилитель-ограничитель

Временные диаграммы формирователя представлены на рис.13, на которых представлены сигналы на входе, после усилителя и после триггера Шмитта.

Рисунок 13 - временные диаграммы формирователя

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

Рисунок 9 - мультивибратор

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=0,69R2C1. Так как время индикации больше времени счета, то за время индикации примем t1=10, за время счета - t2=1, а на выходе мультивибратора поставим инвертор. Возьмем C1=10 мкФ. Тогда , R2=145 кОм, R1=1304 кОм.

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

В частотомере используется 5 таких микросхем, т.к. разрядность цифрового индикатора частоты ра