Цифровой милливольтметр
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА
2. ВЫБОР АЦП
3. РАiЕТ ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ АЦП
4. ВЫБОР ИНДИКАТОРА
5. ВЫБОР DC-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
. ФОРМИРОВАНИЕ ЦЕНЫ УСТРОЙСТВА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Необходимо разработать схему цифрового милливольтметра, которая должна содержать аналогово-цифровой преобразователь, дешифратор и индикатор, показывающий измеренное значение.
Так как по заданию напряжение питания схемы 10В и уровень входного сигнала 0..320мВ, то будет достаточно индикатора с тремя элементами. Для сокращения и упрощения схемы возможно использование АЦП с драйвером для индикатора.
Для выполнения работы необходимо выбрать элементы, которые функционировали бы при заданных условиях. Для этого необходимо провести обзор элементов, в результате чего определить их стоимость. Определение стоимости является так же важным моментом при выборе элементной базы.
Так же необходимо составить таблицу согласований напряжений. Данная таблица упрощает разработку радиоэлектронных средств (РЭС), так как она позволяет наглядно оценить необходимые материально-технические ресурсы, затрачиваемые на проектирование и разработку.
цифровой милливольтметр дешифратор радиоэлектронный
1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА
Структурная схема цифрового милливольтметра должна содержать аналоговые и цифровые элементы, схема представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Структурная схема цифрового милливольтметра
Усилитель - это электрическая схема, усиливающая входной сигнал до значения, позволяющего проводить измерения с заданной точностью.
АЦП - аналого-цифровой преобразователь, устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал).
Источник опорного напряжения - это схема, в основном, состоящая из двух сопротивлений, подключенных к источнику питания последовательно, к точке соединения которых (параллельно одному из сопротивлений) подключена нагрузка. Простейший резистивный делитель напряжения представляет собой два последовательно включённых резистора R1 и R2, подключённых к источнику напряжения U .
Преобразователь ЦС - элемент схемы, служащий для преобразования сигналов от АЦП к сигналам, поступающим на вход индикаторов.
Индикатор - это устройство, предназначенное для визуального отображения полученных на выходе АЦП данных.
Расiитав параметры, которые необходимы для правильного функционирования устройства по заданным параметрам будут получены данные, которые необходимы для выбора микросхем устройства.
2. ВЫБОР АЦП
Основным элементом разрабатываемого устройства является АЦП, поэтому разработку целесообразно начать именно с выбора АЦП.
Современный рынок предлагает широкий выбор АЦП с различными характеристиками и функциями. Среди всего множества можно выделить микросхемы фирмы MAXIM MAX130 (рисунок 2, 3, 4) [1]. Для поставленной задачи, данные микросхемы обладают следующими преимуществами:
-питающее напряжение на входе в диапазоне 4.5 - 14 В;
-максимальный ток потребления 100мкА;
-встроенный драйвер для работы с индикаторами;
-тактовая частота 16кГц;
-максимальный температурный коэффициент 50ppmC.
Рисунок 2 - Функциональная схема АЦП
Рисунок 3 - Обозначения выходов микросхемы АЦП МАХ 130
Рисунок 4 - Конструктивные параметры микросхемы АЦП МАХ 130
Значительным преимуществом выбранного АЦП является наличие встроенного преобразователя полученного значения к виду 7-ми сегментных индикаторов (приложение АЦП). Исходя из стр.6 приложения АЦП, преобразование происходит по следующей формуле:
где R - цифровое значение, пропорциональное сигналу на входе АЦП; - максимальное значение сигнала на входе; - минимальное значение сигнала на входе; - максимальное значение опорного напряжения; - минимальное значение опорного напряжения.
Так как в АЦП встроен драйвер для трех семисегметных индикаторов, то максимальное значение R может быть 999. Следовательно, при опорном напряжении (при ), получаем режим работы АЦП без переполнения (по условию). Для работы АЦП необходимо расiитать резистор для интегратора Rint (стр.7 приложения АЦП).
3. РАiЕТ ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ АЦП
Выберем уровень опорного напряжения АЦП VRefH-VRefL = 9.6В, поэтому, исходя из условия ?Uвх=0..320мВ, входное напряжение должно быть предварительно усилено в 30 раз до уровня ?Uвх=0..9.6В. Ранее выбрано опорное напряжение VRefL=0В, VRefH=9.6В, то при Uпит=10В необходимо расiитать резистивный делитель, который преобразует напряжение 10В в 9.6В. В качестве делителя используем резистивный делитель, т.к. он при достаточной простоте реализации обладает необходимой функцией делителя. Схема согласно ГОСТ 11 282 -93 рисунок 5.
Рисунок 5 - Схема резистивного делителя
Исходя из ГОСТ11.282-93,
Выберем R2=10кОм, тогда R1= 417Ом.
Преобразователь цифрового сигнала является встроенным блоком в микросхему MAX130, что выгодно отличает её от АЦП других производителей.
Структура встроенного преобразователя представлена на рисунке 6.
Рисунок 6 - Структурная схема блока цифрового преобразователя
Преобразователь цифрового сигнала работает с опорным напряжением равным разности напряжения питания и напряжения на выводе Test iастотой преобразования 20 раз в ?/p>