Xreferat.com » Рефераты по коммуникации и связи » Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу

Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу

Вибір структурної схеми


Метою курсового проекту являється проектування каналу збору аналогових даних реальної мікропроцесорної системи. Такий канал являє собою пристрій, який забезпечує перетворення аналогового сигналу датчика – джерела повідомлень в цифровий код. При цьому в каналі здійснюється підсилення, фільтрація і нормування сигналу, придушення синфазної перешкоди, приведення сигналу до вигляду, придатного для вводу в аналогово цифровий перетворювач шляхом запам’ятовування його миттєвих значень і зберігання протягом визначеного проміжок часу.

Датчик має симетричний вихід , а АЦП несиметричний аналоговий вхід. Тому для їх узгодження до виходу датчика ми вмикаємо диференційний (узгоджуючий) підсилювач.

З завдання на проект відомо,що одночасно з корисним сигналом діє синфазна перешкода. Для ліквідації її впливу на аналоговий тракт, він повинен мати коефіцієнт послаблення синфазної перешкоди. Пристоєм, що послаблює її може бути той же диференційний підсилювач.

В момент перетворення аналогового сигналу в цифровий код напруга на вході АЦП повинно бути незмінним . Отже, до складу аналогового тракту повинен бути вімкнений пристрій виборки – збереження, котрий періодично запам’ятовує з усереднюванням миттєве значення вихідного сигналу фільтра і зберігає його протягом часу зберігання Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу

Отже структурна схема аналогового тракта може бути представлена як покозано на мал


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Мал Структурна схема пристрою

Д – датчик

ДУ – диференційний підсилювач

УВХ – пристрій виборки-зберігання

АЦП – аналогово-цифровий перетворювач


Принцип роботи схеми


Спроектований нами аналоговий тракт може бути використаний у барометричному пристрої, який використовується для точного вимірювання атмосферного тиску, що рівні моря складає 1013 мбар.

Зі збільшенням висоти або зі зміною стану погоди тиск повітря дуже змінюється. Датчик тиску живиться напругою 15V. Вихідна напруга складає 0 - 300 mV для діапазону вимірювання тиску 0-2 бара.

Для підсилення напруги в аналоговому тракті використовується диференційний підсилювач. Він виконує основне підсилення сигналу, придушує синфазну перешкоду, забезпечує узгодження з датчиком і регулює вихідну напругу. Данний підсилювач повинен мати коефіцієнт підсилення напруги рівний 34.

Для данного датчика ФНЧ не потрібен, тому що не заданий частотний діапазон, а сигнал задовольняє нормі.

Після підсилення сигнал подається на пристрій виборки-зберігання. Він слугує для затримки сигналу і подальшої передачі на АЦП при швидкій зміні вхідного сигналу. ПВЗ доцільно використовувати в нашому аналоговому тракті у зв’зку з тим, що тиск може швидко змінюватись.

З ПВЗ сигнал поданий на АЦП.

Вибір и розрахунок принципових схем всіх блоків


Вихідні данні:

Датчик

Мінімальне значення ЕДС на виході


Umin вих=0mV


Максимальне значення ЕДС на виході


Umax вих= 300mV


Пристрій виборки-зберігання

Час виборки


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Час зберігання


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


АЦП

Шкала ( вихідна напруга канала)


ШАЦП = 10 V


Розрядність N=10

Вибір і розрахунок електричної принципової схеми диференційного підсилювача


Для підсилення напруги в аналоговому тракті використовується диференційний підсилювач.Він виконує основне підсилення сигналу, придушує синфазну перешкоду, забезпечує узгодження з датчиком і регулює вихідну напругу.


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Мал 2. Диференційний підсилювач. Схема електрична функціональна


Данний підсилювач повинен мати коефіцієнт підсилення напруги рівний 200.


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Мал 3. Цокольовка операційного підсилювача серії AD622


Довідникові данні:


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Розрахунок:

На вхід підсилювача надходить сигнал зі значенням 300mV. Опір зворотнього зв’язку підсилювача повинен складати більше 2000Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу. Відповідно резистор


R3=50kРозрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Розрахуємо опір R1

Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Обираємо резистор з реальним номіналом.

З допомогою резистора R2 ми ліквідуємо похибку, що виникає через наявність вхідної напруги зсуву та вхідного струму зсуву.Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Враховуючи стандартні номінали маємо, що


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Вибір і розрахунок електричної принципової схеми пристрою виборки та зберігання.


Схема пристрою виборки-зберігання представлена на малюнку 6

Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Мал 6. Схема пристрою виборки-зберігання. Схема електрична функціональна


Польовий транзистор VT1 з р-п переходом виконує роль кюча. Він ввімкнений по схемі із плаваючим затвором , завдяки чому незалежно від величини вхідного аналогового сигналу досягається повне відкриття ключа в момент виборки. Режим плаваючого затвору забезпечується за рахунок наявності управляючого діода VD1.

При подачі позитивного імпульса Uу діод закритий, а транзистор відкритий, т.я. потенціал затвору рівний потенціалу істока.

Якщо на діод надходить негативний імпульс керування – він відкривається. А напруга на затворі стає рівною керуючій і транзистор закривається.

Конденсатор С1 являється накопичувальною ємністю. Коли транзистор відкритий(момент виборки), надходить заряд ємності до миттєвого значення вхідного сигналу. Після закриття ключа на VT1 наступає час зберігання, на протязі якого конденсатор С1 незначним струмом утічки закритого транзистора і вхідним струмом ОП.

Довідникові данні

Транзистор 2П302А-1

Польовий транзистор молої потужності з ізольованим затвором і індуцированим р-каналом.


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Діод КД629АС9


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Операційний підсилювач КР140УД25В


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Мал 7. Схема підключення підсилювача КР140УД25В


Відносні похибки в режимах виборки та зберігання рівні і знаходяться як

Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу

при цьому


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу=(0,1-0,05)%


Встановимо максимальне й мінімальне значення ємності С1

Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу

Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналуРозрахуємо вихідний опір ОП:

Розрахунок каналу обробки аналогового сигналуРозрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Для забезпечення максимальної точності роботи пристрою Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу

приймемо рівним


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу=10 kРозрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Тепер визначимо опір відкритого ключа транзистора


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Тепер визначимо Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Оберемо стандартний номінал ємності


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу

Мінімально можливе значення ємності конденсатора С1


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Стандартний номінал

Необхідне значення ємності вибирають із умови


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


З ряду номінальних ємностей оберемо Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу=0.27nF

Визначимо величину опору R1


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Розрахунок похибок


Диференційний підсилювач

Температурна похибка


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Обчислимо приведену вхідну похибку


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналуРозрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Параметрична похибка


Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу


Висновок


В результаті данного курсового проекту був розрахований пристрій , що узгоджує датчик з ананогового – цифровим перетворювачем.

В ході проектування був розрахований канал обробки аналогового сигналу і подачі його на цифровий вхід АЦП.

Для цього необхідно було використовувати наступні функціонаьні вузли:

диференційний підсилювач (підсилення сигналу, придушення синфазної перешкоди)

пристрій виборки-зберігання (для приведення сигналу до вигляду, необхідного для подачі на цифровий вхід АЦП)

Також було розраховано необхідні похибки



Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: