Проектирование частотомера(входная, промежуточная, выходная части) с блоком питания
- Добавлен: 24.01.2023
- Размер: 183 KB
- Закачек: 0
Описание
Проектирование частотомера(входная, промежуточная, выходная части) с блоком питания
Состав проекта
|
|
|
|
Проектирование промежуточной части.doc
|
|
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ.doc
|
|
Частотомер.doc
|
Печатная плата1.cdw
|
|
Вых.doc
|
|
Выбор варианта структурной схемы.doc
|
Cпецификация вся.spw
|
|
Печатная плата.cdw
|
|
Монтажная схема.cdw
|
|
Печатная плата 2.cdw
|
|
Проектирование входной части.doc
|
|
Монтажная схема1.cdw
|
|
Частотомер.cdw
|
|
Эл.принц.ус..cdw
|
|
Печатная плата моя.cdw
|
|
BLPIT.DOC
|
|
Cпецификация1.spw
|
|
Cпецификация.spw
|
|
Эл.принц.ус.1.cdw
|
Дополнительная информация
Проектирование промежуточной части.doc
Коэффициент усиления по напряжению равен :
Выберем ОУ такой же как т во входной части К140УД26.
Возьмем коэффициент усиления усилителя на нулевой частоте К(0)=10.
Коэффициент усиления усилителя на верхней частоте К(wв) равен:
Коэффициент частотных искажений
что значительно меньше чем 1.19.
Выберем резистор так как то
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ.doc
Разработать измерительный усилитель с источником питания и устройством измерения
частоты входного сигнала.
Технические условия:
Коэффициент усиления по напряжению 10000
Нижняя граница диапазона частот Гц 0
Верхняя граница диапазона частот Гц 100
Минимальное сопротивление нагрузки Ом 10
Погрешность коэффициента усиления
в полосе рабочих частот на х.х. не более % 1.0
Дополнительная погрешность коэффициента
усиления при подключении не более % 1
Максимальное входное напряжение В 12
Максимальное выходное напряжение В 10
Входное сопротивление в полосе рабочих частот MОм 2
Погрешность входного сопротивления не более % 0
Приведенный температурный дрейф нуля не более мкВград 5
Дополнительный фазовый сдвиг
в полосе рабочих частот не более град 150
Рабочий диапазон температур 10 60
Погрешность дискретности встроенного 0.1
цифрового частотомера Гц
Время индикации частоты с 3
Напряжение питания 220В 50Гц
Частотомер.doc
Упрощенная структурная схема частотомера:
Задаем резистор . Значение конденсатора вычислим из условия
Мультивибратор-генератор импульсов состоящий из широкополосных электронных усилителей охваченных положительной обратной связью глубина которой остается постоянной в широкой полосе частот. Данный мультивибратор построен на основе микросхемы КР1006ВИ1.
Схема включения мультивибратора:Uп
При таком включении конденсатор С2 заряжается через резисторы R16 R17 до напряжения
а разряжается через резистор R16 до напряжения .
Длительность стадий разрядки Т2 и разрядки Т1 конденсатора С2 можно оценить с помощью уравнений:
где T1=2c время индикации частоты T2=1.1c время счета.
Задав С2=10мкФ найдем R16=0.13Moм R17=0.16Moм
Генератор с кварцевым резонатором применяют на повышенных частотах когда требуется получить колебания известной частоты. В них роль цепи обладающей резонансными свойствами выполняет кварцевый резонатор с частотой 32768Гц. Применение кварцевого резонатора позволяет обеспечить высокую стабильность частоты.
Данный генератор выполнен на основе микросхемы К561ЛА7.
Триггером называют устройство имеющее 2 устойчивых состояния у которых переход из одного устойчивого состояния в другое осуществляется вследствие регенеративного процесса. То есть переходного процесса который характеризуется резким изменением токов и падений напряжений в элементах цепи. Триггер RS-типа представляет собой устройство имеющее 2 информационных входа: R и S. В нем возможны 2 устойчивых состояния: R=0 S=1 (Q=1) Q-прямой выход
Данный триггер построен на основе микросхемы К561ТМ2
В цифровых устройствах на микросхемах высокую роль играют формирователи импульсов. Данный формирователь построен таким образом:
В качестве ОУ выбрана схема К140УД26.
В данном случае ограничитель будет основан на пассивных элементах с использованием диода (КД522А) и стабилитрона (Д808).
Счетчики-делители подразделяются на несколько групп. Выберем счетчик на основе микросхемы К176ИЕ2. Этот счетчик может работать как двоичный так и десятичный.
Выберем его в качестве десятичного. В данной схеме счетчиков будет 4.
Счетчик дешифратор индикатор используется в виде микросхемы К490ИП1.
Индикация в нем основана на светоизлучающих полупроводниковых диодах.
Погрешность дискретности 1Гц диапазон частот 0-2000Гц то в данном
диапазоне 4 разряда.
Временная диаграмма работы частотомера.
Печатная плата1.cdw
бинированным методом
Конфигурацию провод-
Вых.doc
Схема рис.3 составлена исходя их следующих рассуждений:
Максимальное выходное напряжение минимальное сопротивление нагрузки Ом тогда максимальный выходной ток
Максимальная амплитуда выходного тока ОУ равна .
Основываясь на эти данные выбираем схему выходного каскада где в качестве ОУ будет иметь место микросхема К140УД17.
Следовательно коэффициент усиления по току у выходного каскада должен быть равен . Используем в плече 2 транзистора общий коэффициент усиления по току у них получится равным .
Таким образом по ориентировочной оценке 2 транзистора в плече обеспечат получение требуемого коэффициента усиления по току с очень большим запасом.
Выберем оконечные транзисторы VT2 и VT4.
Требуется чтобы параметры транзисторов удовлетворяли следующим неравенствам:
Выбираем транзисторы КТ814А КТ815А. У которых >30В >120mA >0.36Вт
Предельная частота коэффициента передачи тока 200МГц . Следовательно частотными свойствами транзистора и вносимыми им частотными искажениями можно пренебречь.
Аналогично оконечным транзисторам выбираем транзисторы VT1 и VT3 (КТ361В и КТ315В).
Найдем входное сопротивление каждого плеча:
Резистор вместе с входными сопротивлениями плеч составляет делитель напряжения. На базе транзисторов VT1VT3 будет напряжение равное:
усилителя мощности равен:
Соответственно на базах транзисторов VT1VT3 должна быть амплитуда напряжения:
Возьмем ОУ имеющий внутреннюю защиту от короткого замыкания .
Тогда выходное напряжение операционного усилителя будет равно:
Следовательно характеристики ОУ: . Выберем ОУ-140УД17.
Выбираем и количество диодов VD в каждом плече.
На базы транзисторов VT1VT3 подадим небольшое напряжение оно обеспечит открывание этих транзисторов и устранит нелинейные искажения типа ступеньки. Токи покоя следует задавать на уровне 0.2-1мА. Пусть токи покоя равны . По входным характеристикам находится напряжение смещения при котором обеспечивается получение тока базы . Следовательно
Ток транзистора VT1 создает на сопротивлении в эмиттерной цепи напряжение равное:.
Напряжение смещения транзисторов VT1VT3:
В качестве диодов VD1-VD4 используются маломощные диоды.
Ток цепи обеспечивающий напряжение смещения обычно выбирается в 5-10 раз больший .
Возьмем . Выберем диоды: . Следовательно:
Под данные параметры подходит 2ДС408А-1.
Значения резисторов находится из уравнения .
Погрешность в выходной части.
Выбор варианта структурной схемы.doc
Вариант структурной схемы позволяет проектировщику в первом приближении представить себе из каких функциональных узлов будет состоять изделие. Так как в техническом условии на проектирование содержатся специальные требования относящиеся к входной или выходной цепям то их легче всего удовлетворить в том случае когда в структуре усилителя имеются специальные входные и выходные части. Поскольку основным средством получения требуемых параметров является введение цепей обратной связи (ОС) то входная и выходная части могут представлять собой самостоятельные усилители охваченные местной обратной связью (рис 1.).
Параметры этих усилителей а также вид и глубина обратной связи рассчитываются так чтобы обеспечивалось получение параметров заданных в техническом условии на проектирование. Произведения коэффициентов усиления входной и выходной частей обычно меньше требуемого поэтому между ними вводится промежуточная часть.
Cпецификация вся.spw
Печатная плата.cdw
бинированным методом
Конфигурацию провод-
Монтажная схема.cdw
Печатная плата 2.cdw
бинированным методом
Конфигурацию провод-
чертеж печатной платы
Проектирование входной части.doc
Выберем схему (рис 2.). Входную часть выполним на основе интегрального ОУ с соответствующими параметрами. Из справочника выбираем микросхему К140УД26.
Определим допустимое изменение входного сопротивления:
Если резистор R3 взять равным R3=2MОм то входное сопротивление на нулевой частоте без введения цепи ОС равно:
Изменения входного сопротивления вызванные наличием дифференциального сопротивления у ОУ малы. Поэтому без введения цепи обратной связи усилитель обеспечит требуемое значение входного сопротивления. Следовательно можно не учитывать.
В области высоких частот значение водного сопротивления может изменять паразитная емкость входа. Примем что Свх=10-11Ф. Тогда на частоте f=100Гц емкостная составляющая входного сопротивления равна:
Находим модуль входного сопротивления на частоте f=100Гц:
Изменение входного сопротивления в полосе частот 0-100Гц:
что составляет 0.01% от входного сопротивления.
Пусть для рассматриваемого случая коэффициент частотных искажений усилителя М на нулевой частоте (wн=0) равен нулю а на верхней частоте fв=100Гц:
Коэффициент частотных искажений усилителя равен произведению коэффициента
частотных искажений отдельных частей:
На выходную часть зададим коэффициент частотных искажений Мв.вых=1.15 на промежуточную Мв.пром=1.19.
Таким образом глубина ОС введенной в усилитель должна быть таковой чтобы отношение К(0) к К(jw) на частоте fв=100Гц было бы менее1.013 т.е.
С помощью ЛАЧХ находим что на частоте fв=100Гц коэффициент усиления
Возьмем . Тем самым обеспечим некоторый запас и уменьшим частотные искажения. Выберем резистор . Тогда равно откуда
Найдем коэффициенты усиления усилителя на нулевой и верхней частотах:
Коэффициент частотных искажений:
Монтажная схема1.cdw
Частотомер.cdw
Эл.принц.ус..cdw
Печатная плата моя.cdw
бинированным методом
Конфигурацию провод-
чертеж печатной платы
BLPIT.DOC
) Выбор интегральных стабилизаторов
а) Для цифровой части напряжение питания составляет + 9 В
В качестве интегрального стабилизатора +9В возьмем К142ЕН8А (DA1)
со следующими параметрами:
б) для источника 15В - К142ЕН6 (DA2) с параметрами:
)Исходя из требований выбираем выпрямительные мосты:
а) для источника +9 В - КД 208 А (VD1) с максимальным прямым током
б) для источника 15 В – КД 208А (VD2) с максимальным прямым током 05 А
Исходя из требований выбираем трансформатор питания из типовой серии ТПП (унифицированные трансформаторы для питания устройств на полупроводниковых приборах):
а) для источника +9 В - ТПП262 -127220-50 (T1) с Pтр=31 ВА >> Pц
Pц=0.468 ВА мощность трансформатора много больше потребляемой мощности цифровой части.
Напряжения (токи) вторичных обмоток
б) для источника 15 В - ТПП248-127220-50 (T2) с параметрами:
Напряжения (токи) вторичных обмоток :
)Расчет ёмкостей конденсаторов фильтров :
Для качественного сглаживания необходимо чтобы Xс Rн. где Xс - реактивное сопротивление конденсатора Rн - сопротивление нагрузки.
Для цифровых микросхем и ОУ напряжение пульсаций на выходе должно быть 001 В.
а) для источника +9 В:
U1 = 12В - напряжение на входе стабилизатора
U2 = 9В - напряжение на выходе стабилизатора
Iн = 025 А - ток нагрузки
Rн = U1 Iн =20 025=80 Ом
Выбираем Xс = 1 тогда из формулы находим ёмкость C1:
= 3100 мкФ. Выбираем емкость С1 = 5000 мкФ.
С2 выбираем равной емкости С1. Таким образом С1=С2=5000 мкФ.
Подсчитаем напряжение пульсаций на выходе стабилизатора:
Uп2 = Uп1 К ст =9 3000 = 0003 В 001 В
а) для источника 15 В:
U11 U21 = 20 В - напряжения на входе стабилизаторов
U12 U22 = 15 В - напряжения на выходе стабилизаторов
Iн = 01 А - ток нагрузки
Rн = U11 Iн =20 01=200 Ом
Выбираем Xс = 10 тогда из формулы находим ёмкости C3 и С4:
= 318 мкФ. Выбираем емкости С3 и С4 = 300 мкФ.
С7 и С8 выбираем равной емкости С3 и С4. Таким образом С3=С4=С7=С8=300 мкФ.
Uп2 = Uп1 К ст =15 5000 = 0003 В 001 В.
Конденсаторы С5 и С6 выбираем керамические равные 01 мкФ.
)Расчет для 5В части.
Выберем стабилитрон 2С151Т-1 с параметрами при
Тогда Возьмем его Ом.
Принципиальная схема блока питания
Cпецификация1.spw
Cпецификация.spw
Эл.принц.ус.1.cdw
Рекомендуемые чертежи
- 24.01.2023
