Цифровой фазометр лазерного интерферометра
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
s (becomes greater than) the 1.6V level for the first time, output changes to low and no further changes in output occur until the input crosses the 0.9V threshold in the negative direction. At this point, the output changes to high and the process repeats.inverting Schmidtt triggers are also available from semiconductor manufacturers.
Рис 3.1 Схема включения и осциллограмма формирователя с использованием триггера Шмита
Триггер Шмита незаменим, когда надо формировать цифровой сигнал из аналогового в условиях помех. Обычный компаратор в таких случаях формирует дребезг на фронтах цифрового сигнала.
Для снижения влияния помех аналоговый сигнал следует усилить до максимальной амплитуды 10 В, которую может обеспечить операционный усилитель (ОУ) AR1 и AR2.
Коэффициент усиления инвертирующего усилителя, изображенного на рис 3.2 зависит только от резисторов в цепи отрицательной обратной связи R2, R3 в одном канале и R4 R5 в другом.
=-R2/R1
Знак минус означает, что фаза сигнала на выходе сдвинута на 1800 по сравнению с входным (отсюда и название инвертирующий усилитель на ОУ).
Для контроля формы сигнала используется осциллограф, а для амплитудно-частотной характеристики усилителя (АЧХ) - Bode Plotter.
Из библиотеки ОУ (например Motorolla) выбрать подходящий тип ОУ.
Рис 3.2 Схема предварительного усилителя
Рис 3.2а. Осцилограммы Рис 3.2б. АЧХ
Убедиться, что сигнал на выходе около 10 В, форма сигнала при усилении не искажается, остается синусоидальной. Полоса пропускания измеряется по АЧХ (верхняя граничная частота fв, частота, при которой Ku уменьшается на 3 дб). Fв должна быть больше чем измеряемая частота.
Измерить:вых max=19dB=10в =56kHz
Рис 3.3 Исследуемая схема преобразователя гармонических сигналов во временные интервалы.
Рис 3.4 Осциллограммы сигналов на выходе ОУ и после триггеров Шмита
Фазовый сдвиг генераторов ? (град) +45+90+135-45-90-135?t (мс) 0.20.40.651.41.251Т0 (мс) 1.61.61.61.61.61.6? измеренное (град) 4590146-45-81-135
3.2 Исследование допустимого соотношения сигнал/шум на входе устройства
Для этого в цепь входных сигналов включаем генератор помех V3 (рис 3.5)
Рис 3.5 Схема для исследования влияния помех
При напряжении помехи более 60 мВ появляется дребезг на фронтах, показанный на осциллограмме рис 3.6.
Рис 3.6 Осциллограммы цифрового сигнала после триггера Шмита с учетом помех
Провести измерения для заданных значений сигнала.
Вывод: допустимое соотношение для данного устройства Uc/Uш max =300мВ/60мВ=5мВ.
3.3 Формирователь фазового сдвига с индикатором знака фазы
Логический элемент U6 формирует инверсный временной интервал, пропорциональный фазовому сдвигу. Для этого на вход ЛЭ И-НЕ U6 подается прямой и инвертированный цифровые сигналы. Осциллограммы приведены на рис 3.7.
Рис 3.7 Схема формирования временного интервала фазового сдвига
Триггер U3 является триггером знака фазового сдвига. На входы триггера U3 подаются цифровые сигналы опорного и измерительного каналов. Если первым появляется высокий уровень с U1, то триггер U3 устанавливается в "1" и горит индикатор U7. Если первым высокий уровень приходит с формирователя U2, то триггер устанавливается в "0". Индикатор U7 гаснет.
Проверить работу индикатора, попеременно устанавливая фазовый сдвиг то на генераторе V1, то на V2.
Рис 3.8 Осциллограммы работы формирователя.
Реперами выделен временной интервал, пропорциональный фазовому сдвигу. Провести измерение, данные занести в таблицу.
Фазовый сдвиг генераторов ? (град) +45+90+135-45-90-135?t (мс) 0.20.40.651.41.251Т0 (мс) 1.61.61.61.61.61.6? измеренное (град) 45901464581135
3.4 Цифровой фазометр
Для получения цифрового отсчета фазового сдвига следует заполнить временной интервал счетными импульсами подсчитать их количество счетчиками. Схема приведена на рис 3.9.
Рис 3.9 Схема цифрового фазометра
Чтобы получить цифровой отсчет в 10 частота генератора счетных импульсов V3 должна быть в 360 раз выше частоты измеряемых сигналов, т.е. в периоде измеряемого сигнала насчитывалось 360 импульсов. При частоте входного сигнала 600 Гц частота генератора V3 f3=216 кГц.
В качестве счетчиков выберем простейший двоично-десятичный счетчик 7490, статья на него из Help приведена ниже.
Счетчик в EWB расположен в корзине Digital/CNT.
(Decade Counter)Counter truth table:
7490 counts from 0 to 9 in binary.
Особенностью ИС, то что первый триггер счетчика выделен отдельно имеет отдельный вход CKA и выход QA. Чтобы реализовать четырехкаскадный счетчик, необходимо дополнительно соединить выход QA со входом CKB.
Для того, чтобы измерить фазовый сдвиг до 360 0 необходимо последовательно включить 3 счетчика U8, U9, U10.
Обнуление счетчиков производиться перед началом счета коротким импульсом, формируемым ЛЭ U16 и RC цепочкой R1C1. Длительность формируемого импульса приблизительно равна
?= R1C1=10310-9=10-6 с=1 мкс.
Обнуление счетчиков должно быть положительным импульсом (см. Help). Для буферизации после RC цепочки поставлены два инвертора U6, U7.
Для отображения цифровой информации использованы семисегментные индикаторы U11, U12, U13, статья на индикатор из Help приведена ниже.
Индикатор в EWB расположен в корзине Indicator.Seven-Segment Displaydecoded seven-segment display is easier to use than the regular seven segment display, since it requires only four inputs. Each hexadecimal digit (0 to 9 and A to F) is displayed when its 4-bit binary equivalent is received.
Рис 3.10. Осциллограммы работы цифрового фазометра
При фазовом сдв