Цифровой милливольтметр
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?екунду. Выходное сопротивление приблизительно 3кОма.
Один из самых простых и наиболее эффективных методов усиления - это использование операционного усилителя (ОУ) [2], включенного по неинвертирующей схеме. На рисунке 7 приведена схема включения ОУ.
Рисунок 7 - Неинвертирующий усилитель на ОУ
Зависимость выходного напряжения от входного расiитывается по формуле
Следовательно, для получения максимального выходного напряжения 9.6В, необходимо усилить входной сигнал максимального напряжения 320мВ в 30 раз. Поэтому, при R1 = 1кОм, получаем, что R2 равен 29кОм.
В качестве операционного усилителя выбираем микросхему фирмы Analog Devices ADA4930-1 [3]. Ее преимущества перед другими ОУ:
)Низкий уровень входного шума: 1.2нВ/Гц
)Экстремально низких уровень гармоник:
?104 dBc HD2 на частоте 10 МГц;
?79 dBc HD2 на частоте 70 МГц;
?73 dBc HD2 на частоте 100 МГц;
?101 dBc HD3 на частоте 10 МГц;
?82 dBc HD3 на частоте 70 МГц;
?75 dBc HD3 на частоте 100 МГц.
)Высокая скорость.
)Внешняя регулировка усиления.
)Работа дифференциальном режиме.
)Широкий диапазон напряжений питания от 3В до 25В.
Структурная схема ADA4930-1 представлена на рисунке 8.
Рисунок 8 - Структурная схема ADA4930-1
Вид корпуса, в котором поставляется ОУ, представлен на рисунке 9.
Рисунок 9 - Конструктивные особенности корпуса ADA4930-1
Для подачи сигнала на вход АЦП на плате предусмотрен разъем MW-2MR (рисунок 10). Данный вид разъемов имеет широкое применение в радиотехнической промышленности, так как он имеет пластиковые застежки для надежного крепления ответной части. При этом его стоимость несколько дороже обычного штырькового разъема.
Рисунок 10 - Разъем MW-2MR
4. ВЫБОР ИНДИКАТОРА
Для отображения измеренного значения напряжения выбран индикатор BC56-12GWA [4]. Его преимущества:
низкий уровень потребления энергии;
широкий диапазон питающих напряжений;
цифры размером 0.56 дюйма;
простота монтажа;
RoHS;
индустриальный стандарт: серая подложка, белые сегменты.
Вид индикатора представлен на рисунке 11.
Рисунок 11 - Внешний вид индикатора и положение выводов
Электрическая схема индикатора по номерам выводов представлена на рисунке 12.
Рисунок 12 - Электрическая схема индикатора
Для того чтобы загорелась определенная цифра на индикаторе, на общий катод нужно подать низкое напряжение, а на аноды - высокое. Для ограничения тока светодиодов в индикаторе, необходимо расiитать токоограничительные сопротивления. Рабочий ток элемента индикатора (стр. 2 приложение индикатор) равен 25мА, напряжение, питающее индикаторы на АЦП MAX130 (стр. 2 приложение индикатор) равно 5В, следовательно, сопротивление токоограничительных резисторов равно 5В/25мА=200Ом. Для управления индикатором будет использоваться дешифратор SN74LVC1G139-5V [5], который обладает следующими преимуществами:
Доступен в продаже от нескольких производителей;
Технологии NanoStarтДв и NanoFreeтДв;
Поддерживают операции с напряжением 5В;
ESD защита согласно JESD 22;
Поддержка напряжения на входе до 5.5В;
максимальное значение tpd равно 4.9 нс при 3.3В;
низкое потребление энергии 10-мкA;
24-мA выходной драйвер при 3.3В;
поддержка выключенного режима.
Микросхема SN74LVC1G139-5V доступна в нескольких вариантах корпусов, конструктив которых представлен на рисунке 13.
Рисунок 13 - Варианты корпусов SN74LVC1G139
Логическая схема микросхемы дешифратора, а так же таблица истинности представлена на рисунках 14(а) и 14(б) соответственно.
а)
б)
Рисунок 14 - Логическая схема SN74LVC1G139 (а); таблица истинности SN74LVC1G139(б).
5. ВЫБОР DC-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
В качестве преобразователя постоянного напряжения выбран преобразователь LP2960 от National Instruments (рисунок 15, 16) [6]. LP2960 - это высокоточный преобразователь с фиксированным током на выходе 500 мА, разработанный для использования с керамическими выходными емкостями (приложение DC-DC).
Рисунок 15- Схема преобразователя DC-DC
Данный преобразователь был выбран среди других устройств этого класса, так как он имеет выходной шум около 130мкВ, при использовании емкости 47мкФ подключенной к выходу.
Падение напряжения: в среднем 470 мВ при 500 мА нагрузке, и 12 мВ при 1 мА нагрузке.
Спящий режим: LP2960 потребляет менее 450 мкА в спящем режиме.
Изготавливается в 16-ти пиновом SO-корпусе.
Широкий диапазон входных напряжений: 29В максимум.
Защита: от перегрева и от чрезмерного потребления тока
Температурный диапазон: ?40C to +125C.
Рисунок 16- Конструктивные параметры
Номиналы сопротивлений, задающих выходное напряжение преобразователя, взято из схемы включения LP2960, приведенной на странице 14 описания на микросхему [6].
Для подачи сигнала на вход питания на плате предусмотрен разъем MW-4MR (рисунок 17). Данный вид разъемов имеет широкое применение в радиотехнической промышленности, так как он имеет пластиковые застежки для надежного крепления ответной части. При этом его стоимость несколько дороже обычного штырькового разъема.
Рисунок 17 - Разъема MW-4MR
После того, как были выбраны и описаны все микросхемы в схеме, необходимо составить таблицу согласований напряжений и токов (таблица 1).
Таблица 1 - Согласование напряжений и токов схемы
МикросхемаНапряжение на входе, ВПотребляемый ток, мАНапря?/p>