Государственный Университет Аэрокосмического Приборостроения диплом

Вид материала

Диплом

Содержание 3.3 Выбор элементной базы 3.4 Расчёт узлов модуля ультразвукового измерителя дальности Таблица 6 - Базовые параметры транзисторов

Подобный материал:

• Программа, методические указания и контрольные задания для студентов специальности, 1197.59kb.
• Совершенствование системы управления инновацИями в фармацевтической отрасли, 375.66kb.
• Оценка эффективности управленческих решений на основе анализа стоимости интеллектуального, 252.1kb.
• Формирование системы перспективного и стратегического управления инновационным и инвестиционным, 743.53kb.
• Разработка стратегии и системы оценки кадрового потенциала инновационного предприятия, 426.6kb.
• Алгоритмы параметрической идентификации в системах автоматического управления сложными, 388.09kb.
• Оценка и анализ факторов инновационной деятельности промышленного предприятия, 478.42kb.
• Оценка эффективности инновационно-инвестиционных проектов, реализуемых на основе государственно-частного, 379.93kb.
• Авиа и ракетотехника Авиационные двигатели и энергетические установки, 411.75kb.
• Методическое обеспечение организации труда при планировании мелкосерийного производства, 603.15kb.

3.3 Выбор элементной базы

Для реализации основной части схемы, включая счётный узел, целесообразно использовать ПЛИС, так как это позволяет уменьшить требуемое число дискретных компонентов, уменьшить габариты устройства и повысить надёжность. Выберем ПЛИС MAX 7000 (Altera, USA) Её основные параметры приведены в таблице.3.5


Таблица 5 - Базовые параметры ПЛИС MAX 7000

Наименование параметра	Значение
Тип запоминающих элементов	Перепрограммируемые (технология EEPROM)
Интерфейс программирования	ISP (JTAG)
Напряжение питания	5В
Ёмкость	2500 логических вентилей, 128 макроячеек, 8 логических блоков
Тип выходов	С открытым стоком

В качестве источника тактового сигнала было принято решение использовать монолитную микросборку тактового генератора ACH-20-D (ABRACON corp.) на 20 МГц. Достаточно высокая основная тактовая частота позволит добиться большей универсальности устройства, так как далее делением частоты с помощью ПЛИС можно будет получать требуемые тактовые частоты, как для внешних компонентов, так и для внутренних структур, реализуемых в ПЛИС.


Для предотвращения повреждения микросхемы контроллера интерфейса в случае случайного замыкания линии связи CAN на источник питания рекомендуется использовать оптронную развязку драйвера шины и контроллера. В качестве развязывающих оптронов можно использовать изделия HCPL2630 (Fairchild semiconductors), включенные в разрыв линий RX и TX. Они представляют собой быстродействующие опторазвязывающие элементы, имеющие выход с открытым коллектором. Максимальная разность потенциалов изолируемых участков – до 2,5 кВ.


Для защиты от неправильной полярности подключения напряжения питания необходимо установить защитный диод, в качестве которого может быть выбран любой, подходящий по максимальному прямому току и обратному напряжению. Желательно при этом иметь минимальное падение напряжения на его переходе, чему в полной мере удовлетворяют диоды Шоттки. Например, 10BQ015 (International Rectifier). Его максимальный прямой ток – 1А, максимальное обратное напряжение – 15 В. Прямое падение напряжения – не более 0,32 В.


Для индикации наличия напряжения питания и обмена данными по шине CAN необходимо предусмотреть наличие индикационных светодиодов. В качестве них можно использовать, например, KP-1608MGC (Kingbright).

3.4 Расчёт узлов модуля ультразвукового измерителя дальности

Выберем транзисторы для выходного каскада. Учитывая ёмкостный характер нагрузки, значение выходного тока каскада можно определить как:

(4),

где Х_Н – реактивное сопротивление нагрузки. Для синусоидального сигнала его можно оценивать по формуле:

, (5),

где С_Н – ёмкость пьезопреобразователя, f – рабочая частота.


Отсюда получим:

Ом, (6)

А, (7)

Поскольку в нашем случае на преобразователь подаётся прямоугольный сигнал, полученное значение тока необходимо умножить на поправочный коэффициент:

А. (8)

Отсюда примем максимальный выходной ток транзисторов равным А. Максимальное прямое напряжение U_КЭ определяется напряжением питания и должно составлять В.

По этим параметрам выберем транзисторы BC548C (npn) и BC558C(pnp). Их основные параметры приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Базовые параметры транзисторов

Наименование	BC548C	BC558C
UКЭ МАХ	30 В	30 В
IК МАХ	500 мА	100 мА
PМАХ	625 мВт	500 мВт
h21Э	125	220

Рассчитаем каскады усиления для узла приёмного усилителя[12]:

За основу возьмём схему однокаскадного усилителя, приведённую на рисунке 21.

Выберем оптимальный ток коллектора каскада. Так как каскад является маломощным, можно принять его равным примерно 0,8 мА. Тогда найдём сопротивление в цепи коллектора как:


Rк=0.5Еп/Iк = 0,5 · 5 / (0,8·10^-3) = 3,2 · 10³ Ом. (9)


Сопротивление в цепи базы:


Rб=0.75Еп / Iб=0.5 · 5 · 70 / (0,8 · 10^-3) = 219 · 10³ Ом. (10)


Сопротивление в цепи эмиттера определяется исходя из требуемого коэффициента усиления:


Кu= S Rвх= Rк/(rэ+Rэ)= - Rк/( (25/Iк)+Rэ). (11)


Следовательно:

Rэ = Rк/Ku – 25/Iк = 3200/10 – 25/(0,8) = 288,75 Ом. (12)


Выберем стандартные значения сопротивлений:

• Rэ = 300 Ом,
  
• Rк = 3,3 кОм,
  
• Rб = 220 кОм.
  

В качестве транзисторов выберем BC847 в корпусе SOT23 для поверхностного монтажа. Его основные параметры приведены в таблице 7.


Таблица 7 -Базовые параметры транзистора BC847

Наименование	BC847
UКЭ МАХ	45 В
IК МАХ	100 мА
PМАХ	250 мВт
h21Э	90