Анализ и исследование схем преобразователей напряжение-частота
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ВЫПУСКНАЯ РАБОТА
подготовки бакалавров техники и технологии по направлению
"Электроника и микроэлектроника"
Тема: Анализ и исследование схем ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЕ-ЧАСТОТА
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СХЕМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
2.1 Основные методы преобразования
.2 Простейшие преобразователи
.3 Преобразователи с повышенной линейностью
.4 Преобразователи на таймерах
.5 Применение преобразователей напряжения в частоту
. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЕ-ЧАСТОТА
.1 Выбор и описание функциональной схемы
.2 Выбор принципиальной схемы преобразователя напряжение-частота
.3 Расчет принципиальной схемы преобразователя напряжение-частота
.4 Моделирование в среде MicroCAP-9
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
трансформатор преобразователь модулятор передаточный
ВВЕДЕНИЕ
В последнее время широкое распространение получили преобразователи напряжения в частоту на ОУ. Такие преобразователи характеризуются точностью, высокой линейностью, хорошей температурной стабильностью параметров и низкой стоимостью. Одно из главных применений преобразователей напряжения в частоту основано на способности этих преобразователей осуществлять согласование между аналоговыми и цифровыми схемами. Преобразователи напряжения в частоту также могут быть использованы для дистанционного контроля параметров аналоговых схем, измерения отношений сигналов, интегрирования и т. д. Такие схемы являются основой различных систем управления, генераторов пилообразных импульсов, модуляторов.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
В ходе выполнения дипломного проекта был произведен поиск информации по разрабатываемой тематике. Результаты поиска сведены в таблицу 1.1.
Таблица 1.1. Обзор литературы
Предмет поискаИсточники информации, по которым проведен поискСущность технического решения в анализируемом источнике информацииПринцип действия преобразователя напряжение-частотаВолович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств.- М. Издательский дом "Додэка- XXI", 2005. - 528с.Приведена структурная схема и описан принцип действия преобразователя напряжение-частотаМикросхема КР1108ПП11. Амелина М.А. Лекции. Электронные и промышленные устройства. 2. Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: фенкционирование, параметры, применение. - М.: Энергоатомиздат, 1990.-320с.Приведена функциональная электрическая схема и описан принцип работыМетоды преобразования напряжения в частоту и преобразователиПрименение прецизионных аналоговых микросхем/А.М. Алексенко, Е.А. Коломбет, Г.И. Стародуб. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1985. - 304 с. Представлены схемы преобразования и приведено их описание, помогающие представить работу преобразователей напряжение-частота1. Интегратор 2. Компаратор 3.Неинвертирующий сумматор 4. Ждущий мультивибратор1. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. - М.: Мир, 1982.-512с. 2. Кауфман М, Сидман А.Г. Практическое руководство по расчетам схем в электронике: Справочник. В 2-х т. Т. 1: Пер. с англ./ Под ред. Ф.Н. Покровского. - М.: Энергоатомиздан, 1991. - 368 с. 3. Применение прецизионных анало-говых микросхем/А.М. Алексенко, Е.А. Коломбет, Г.И. Стародуб. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1985. - 304 с. 4. Аналого-цифровые преобразо-ватели/Под ред. Г.Д. Бахтиарова. - М.: Советское радио, 1980. - 280с. 5. Калиненко А.Г.. Усилительные устройства на транзисторах и интегральных микросхемах. М.: издательство МЭИ, 1999 6. Калиненко А.Г. Лекции. Электронные цепи и микро-схемотехника.Рассмотрены основные схемы включения и приведены формулы для расчета элементов входящих в схему.
2. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СХЕМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
.1 Основные методы преобразования
Простейшая схема преобразователя напряжения в частоту (рис. 1.1) содержит управляемый напряжением генератор тока (ГТ), обеспечивающий линейный процесс заряда конденсатора С до порогового напряжения, которое определяется опорным напряжением UОП. Когда напряжение на конденсаторе достигает этого значения, компаратор изменяет свое состояние и запускает схему формирования выходных импульсов с одним устойчивым состоянием (одновибратор), которая вырабатывает один импульс фиксированной длительности. Одновременно на выходе компаратора формируется управляющий импульс, замыкающий контакты переключателя S, через которые происходит разряд конденсатора С. Затем весь цикл снова повторяется. Если генератор тока спроектирован таким образом, что его выходной ток i прямо пропорционален входному напряжению U ВХ, то схема представляет собой обычный преобразователь напряжения в частоту.
Для напряжения на конденсаторе в любой момент времени t (когда переключатель разомкнут) справедливо следующее выражение: UC=it/C. Время, в течение которого напряжение UC достигнет порогового значения UOП , равно ?=UОП C/i=U ОП C/ kU ВХ , где k - коэффициент пропорциональности между входным напряжением и выходным током ГТ
Рис. 1.1. Схема простейшего преобразователя напряжения в частоту.
Зная ?, легко определить зависимость выходной частоты преобразователя от входного напряжения:
f=1/?=kUВХ/(UОПC