Разработка преобразователя напряжение–частота

Принципиальная электрическая схема преобразователя напряжение–частота. Расчет основных функциональных узлов устройства, выбор соответствующих электронных компонентов. Проверка работоспособности преобразователя с помощью компьютерной программы Micro-Сap 9.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 08.04.2014
Размер файла 499,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)" в г. Смоленске

Кафедра электроники и микропроцессорной техники

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Электронные цепи и микросхемотехника»

Тема: «Преобразователь напряжение - частота»

Смоленск 2009

Содержание

Введение

1. Анализ технического задания

2. Обзор преобразователей напряжение - частота

3. Структурная схема ПНЧ

4. Принципиальная электрическая схема ПНЧ

5. Расчет основных функциональных узлов устройства

6. Краткое описание системы моделирования MicroCap - 9

7. Результаты моделирования схемы в MicroCap - 9

Заключение

Список использованных источников

Введение

Преобразователи напряжение-частота являются простейшими АЦП. Современные схемы преобразователей на дискретных компонентах обеспечивают линейность преобразования от 0,1 до 0,001%. В полупроводниковых БИС преобразователей достигнута линейность 0,01%. Точность преобразования существенно зависит от динамического диапазона входных сигналов. При широком диапазоне линейность преобразования максимальна. Очень просто построить АЦП на базе преобразователя напряжение-частота, подключив к его выходу цифровой счетчик. Счетчик работает от внешнего тактового генератора и считает импульсы, поступающие на его вход в период между выходными импульсами преобразователя напряжение-частота. Чем больше этот период, тем выше содержимое счетчика. Содержимое счетчика преобразуется на его выходе в двоичный код. И точность, и быстродействие такого АЦП можно увеличить, повысив частоту выходного сигнала тактового генератора. Обладая сравнительно низким быстродействием, прецизионные АЦП этого типа очень удобны для построения цифровых вольтметров.

Еще одним интересным, с практической точки зрения, примером применение ПНЧ может служить использование преобразователя в электронных системах досмотра. На вход ПНЧ поступает напряжение с выхода суммирующего усилителя (СУ), которое тем больше, чем больше размеры и масса металлического предмета и чем меньше расстояние между ним и поисковым элементом. Выходное напряжение ПНЧ управляет ключом ЭК, в цепь которого включен звуковой излучатель ЗИ. Благодаря ПНЧ тон звуковой сигнализации тем выше, чем больше металлический предмет и ближе к поисковому элементу. При досмотре это позволяет косвенно судить о характере предмета.

Вкратце были описаны как стандартный, так и нетривиальный способы работы ПНЧ для того, чтобы подчеркнуть возможности, открываемые перед разработчиками при использовании этого устройства. Очевидно, что это далеко не все области применения преобразователя напряжение - частота, так как круг использования устройства поистине широк, начиная от бытовой электроники и заканчивая военными радиолокационными системами.

1. Анализ технического задания

электрический напряжение преобразователь программа

Так как частота генерируемого сигнала изменяется от 1кГц до 10кГц, то в качестве одного структурных узлов ПНЧ (мультивибратора) целесообразно использовать ИМС таймера 555 серии (отечественный аналог КР1006ВИ1), ставшей уже классической для подобного рода устройств.

Двустороннее ограничение частоты выходного сигнала предполагает использование дополнительной цепи ограничения напряжения входного сигнала. Для этой цели используется простейший параметрический стабилизатор на кремниевом стабилитроне. Для обеспечения точности преобразования необходимо использовать стабильный источник тока. В данной курсовой работе применено «токовое зеркало» на биполярных транзисторах. Согласно техническому заданию, скважность выходного сигнала должна быть постоянной (Q = 2), поэтому еще одним узлом схемы будет являться синхронный D-триггер, используемый в качестве делителя частоты и обеспечивающий заданную скважность генерируемого сигнала.

Так как нагрузка является низкоомной, то для получения импульсов нужной амплитуды целесообразно использовать мощный выходной каскад.

В ходе анализа учебной и научной литературы по теме «Преобразователь напряжение - частота» были отмечены основные способы построения данного типа схем, выявлены их достоинства и недостатки [5]. Резюмируя полученную информацию, можно отметить следующие способы реализации данного устройства:

Отечественная промышленность выпускает несинхронизируемый ПНЧ типа КР1108ПП1 и аналогичный КР1143ПП1 [9]. Их зарубежные аналоги, совместимые по выводам -- ADVFC32 фирмы Analog Devices, VFC32 и VFC320 фирмы Burr-Brown. Упрощенная функциональная схема такого ПНЧ показана на рис. 1. ПНЧ включает в себя усилитель А1, компаратор А2, одновибратор, источник стабильного тока I0, аналоговый ключ S и выходной транзистор. Для построения ПНЧ микросхему следует дополнить двумя конденсаторами С1, С2 и двумя резисторами R1, R2. Элементы R1, С1, А1 образуют интегратор. Конденсатор С2 задает длительность импульса одновибратора t = kC2, где k определяется характеристиками микросхемы (в VFC32 I0 = 1 мА, k = 75 кОм). Импульсы тока I0 уравновешивают ток, вызываемый входным напряжением VIN:TVIN / R1 = kC2I0, откуда f = 1 / T = VIN / (kI0R1C2).

Рис. 1. Типовая схема включения и диаграммы сигналов VFC32

Стабильность характеристики преобразования ПНЧ зависит от стабильности внешних элементов R1, C2 и внутренних параметров k, I0 микросхемы. Кроме того, для обеспечения высокой линейности преобразования конденсатор С1 необходимо выбирать с малой утечкой и малым коэффициентом диэлектрической абсорбции (полипропиленовый, полистирольный, поликарбонатный).

Диапазон входных токов задается равным 0,25I0, а резистор R1 устанавливает входной диапазон напряжения от 0 до VINmax = 0,25I0R1.

ПНЧ содержит выходной каскад с открытым коллектором. Напряжение питания этого каскада выбирается из условия согласования с последующими цифровыми цепями. Допустимый ток его достаточен для управления светодиодом оптрона или обмоткой импульсного трансформатора в схемах гальванической изоляции аналоговых входов.

С помощью рассматриваемого ПНЧ можно преобразовывать отрицательные напряжения, но для этого нужно изменить подключение входного сигнала. Иными словами, прямое преобразование биполярных сигналов не предусмотрено.

При расширении диапазона изменения выходной частоты все заметнее проявляется конечное время переключения аналоговых ключей, что выражается в интегральной нелинейности преобразования. Ее минимальная погрешность (0,01%) достигается в узком диапазоне частот 0-10 кГц. В расширенном диапазоне выходных частот (0-500 кГц) погрешность нелинейности увеличивается до 0,2%.

ПНЧ на основе ОУ и дискретных компонентов

Данный способ реализации преобразователя можно выделить в отдельную группу [4], исходя их того, что один из основных узлов схемы (одновибратор) выполнен на дискретных компонентах. Рассмотрим более подробно данную схему.

Рис. 2. ПНЧ на основе ОУ и дискретных компонентов

Операционный усилитель в данной схеме выполняет функцию компаратора, который сравнивает входной сигнал с напряжением UB на конденсаторе С. Если Uвх > UB, то компаратор запускает одновибратор, который выдает прямоугольный импульс определенной длительности. Этот импульс поступает на ключ, и начинается зарядка конденсатора С с генератора тока (на рис. 2. - это двойной кружок). После закрытия ключа, конденсатор разряжается через резистор R до напряжения Uвх. Когда напряжение UB станет меньше входного, компаратор опять запускает одновибратор и на выход поступает импульс. Вышеописанная обратная связь позволяет поддерживать равенство Uвх = UB, при этом время разряда конденсатора пропорциональна входному напряжению. Таким образом, частота следования импульсов пропорциональна напряжению.

Однако, следует отметить, что из-за наличия дискретных компонентов в составе одновибратора, точнее разброса их номиналов, а следовательно и уменьшения точности преобразования, такая схема большого распространения не получила.

ПНЧ на основе ИМС таймера 555 серии

Выделяя данный способ реализации ПНЧ в отдельную группу, можно руководствоваться следующими причинами:

ь Только один из структурных узлов схемы (мультивибратор) реализован на ИМС, остальные узлы схемы - это самостоятельные электронные компоненты

ь Схема мультивибратора на основе таймера 555 стала классической для реализации подобного рода устройств, а ее применение на низких частотах генерируемого сигнала позволяет получить хорошую точность преобразования

ь Данный способ реализации устройства является наиболее экономичным и доступным среди всех вышеперечисленных

Схем реализации ПНЧ на основе таймера 555 огромное множество. В зависимости от решаемых задач, они делают упор либо на точность преобразования, либо на стоимость реализации устройства и использования тех или иных дополнительных компонентов и т.д. Один из вариантов такой схемы представлен ниже [9].

Рис. 3. Схема простого ПНЧ на основе таймера 555 серии

Сердцем данной схемы служит интегратор Миллера на операционном усилителе TL071. Диапазон входного управляющего напряжения в диапазоне от 0 до ?10V соответствует изменению выходной частоты в диапазоне от 0 до 1000Hz. Зависимость выходной частоты преобразователя от входного управляющего напряжения можно рассчитать по приблизительной формуле: fOUT=VIN/(P1+R1)ЧC1Ч1/3VCC. Изменением сопротивления P1 выполняется калибровка точности соотношения напряжение/частота. Если задать нижний предел частоты в100Hz при напряжении ?1V, а верхний диапазон в 1000Hz при ?10V, то ошибка преобразования составит от 0.3% до 3% по диапазону. При калибровке в точке ?5V ошибка преобразования составит менее 1.3% по всему диапазону. Для повышения точности необходимо выбирать ёмкость C1 с минимальным тангенсом угла потерь. Можно значительно уменьшить температурную зависимость преобразователя, выбрав резистор R1 с наименьшим температурным коэффициентом, а в качестве P1 применив многооборотный металлокерамический потенциометр.

Анализ и оценка полученной информации позволили нам сделать выбор в пользу третьего способа реализации ПНЧ, т.е. на основе таймера 555 серии с дополнительными электронными компонентами. Подробный расчет и моделирование схемы приведем в последующих разделах работы.

3. Структурная схема ПНЧ

В данном курсовом проекте будет использоваться следующая структурная схема ПНЧ:

Рис. 4. Структурная схема ПНЧ

Рассмотрим более подробно основные функциональные узлы схемы:

1) Ограничитель напряжения на основе кремниевого стабилитрона

Для того чтобы выходной сигнал имел двухстороннее ограничение 1 кГц<f<10 кГц используем простейший параметрический стабилизатор входного напряжения на основе кремниевого стабилитрона. Данная схема обладает как достаточной простотой, так и, с некоторыми допущениями, нужной точностью ограничения.

2) Преобразователь «напряжение - ток»

Выполнен на основе операционного усилителя [3]. Выходной ток пропорционален входному напряжению и управляет «токовым зеркалом». Обладает хорошей линейностью преобразования.

3) Управляемый генератор тока - «токовое зеркало»

Это источник тока, управляемый током [6]. Управляющий ток подается с выхода преобразователя «напряжение - ток». Основная задача «токового зеркала» - обеспечить высокую степень постоянства выходного тока, который в свою очередь попадает в цепь времязадающего конденсатора, регулирующего частоту выходных импульсов. Для корректной работы «токового зеркала» нужна пара согласованных транзисторов для его реализации в простейшем случае. В данной работе используется вариант реализации «токового зеркала» с третьим транзистором, обеспечивающий фиксирование потенциала коллектора и заданную эффективность.

4) Мультивибратор на основе ИС таймера 555 серии

Служит для формирования импульсов прямоугольной формы заданной частоты. Согласно внутренней структуре имеет два порога срабатывания, верхний и нижний, с которыми происходит сравнение напряжения времязадающего конденсатора. Работа верхнего или нижнего компаратора вызывает срабатывание триггера и последующее формирование импульса. Обладает хорошей линейностью преобразования, поэтому получил достаточно широкое распространение в данной категории устройств [1].

5) Делитель частоты

Выполнен на основе синхронного D триггера, срабатывающего по фронту импульса. Данный тип переключения триггера позволяет сформировать на его выходе сигнал, длительность импульса которого равна длительности паузы, т.е. сигнал с постоянной скважностью (Q=2), что и требует техническое задание.

6) Выходной каскад

Позволяет сформировать на нагрузке R=10 Ом импульсы нужной амплитуды.

4. Принципиальная электрическая схема ПНЧ

Рис. 5. Принципиальная электрическая схема ПНЧ

Принципиальная электрическая схема ПНЧ (рис. 5) содержит в своем составе как аналоговые, так и цифровые компоненты, поэтому особое внимание уделялось совместной работе данных моделей в составе устройства (согласование по уровням напряжения) для обеспечения корректного преобразования входного напряжения в частоту выходных импульсов. Некоторые элементы (резистор R2) имеют малые номинальные значения. Это связано с особенностями моделирования устройства, в практической же реализации большого принципиального значения они не имеют.

Опишем принцип работы данного устройства [1]. На вход данного устройства поступает сигнал определенной амплитуды, причем если амплитуда входного сигнала находится вне диапазона от 0 до 10 В, то происходит ограничение входного сигнала на уровне граничных значений с помощью параметрического стабилизатора на стабилитроне.

Далее сигнал поступает на вход операционного усилителя X2, который совместно с транзистором Q1 и резистором R1 образуют схему преобразователя «напряжение - ток». Выходной ток данного преобразователя прямо пропорционален входному напряжению. Этот ток вызывает падение напряжения коллектор-эмиттер транзистора Q2, так как транзисторы Q2 и Q3 одного типа, то и напряжение на коллекторе-эмиттере Q3 будет аналогичным, а, следовательно, будет совпадать и ток, протекающий через транзисторы Q3 и Q4. Транзисторы Q2, Q3, Q4 образуют схему «токового зеркала» Уилсона. Выходной ток «токового зеркала» попадает в цепь времязадающего конденсатора С1.

Данный конденсатор подключен к соответствующим выводам ИМС таймера 555 серии. Согласно внутренней структуре таймера, он имеет два компаратора, которые задают два порога срабатывания асинхронного RS - триггера, также являющегося одним из функциональных узлов таймера 555. Как только напряжение на конденсаторе C1 достигнет верхнего порога, произойдет срабатывание компаратора, который сбросит триггер. Инверсный выход данного триггера управляет разрядным транзистором во внутренней структуре таймера, и как только произойдет срабатывание триггера, через насыщенный транзистор произойдет разрядка C1. Так как коллектор данного транзистора соединен непосредственно с объединенными входами компараторов, то разряд конденсатора C1 происходит почти мгновенно до нулевого значения. Это связано как из - за малой постоянной времени разряда, так и из - за инерционности компаратора и триггера. Вследствие этого, скважность выходных импульсов таймера практически равна 1.

Далее прямоугольные импульсы с выхода таймера поступают на вход синхронного D - триггера, работающего по фронту импульса и используемого в качестве делителя частоты. С помощью данного функционального узла удается получить на выходе D - триггера прямоугольные импульсы с постоянной скважностью Q=2.

Наконец, импульсы с D - триггера поступают в выходной каскад устройства. Транзистор Q5 режиме насыщения, транзистор Q6 - в активном режиме. В итоге, на резисторе R6 получаются импульсы необходимой частоты, скважности и амплитуды.

Таким образом, число функциональных блоков электронного устройства является необходимым и достаточным для реализации технического задания.

5. Расчет основных функциональных узлов устройства

Так как входное напряжение изменяется от 0 до 10 В, то возможно использование одностороннего стабилитрона с напряжением стабилизации 10 В (рис. 4.1). Выберем по справочнику отечественный стабилитрон КС210Ж со следующими параметрами Ucт = 10 В, Iст = 3мА. Рассчитает величину сопротивления R3 параметрического стабилизатора:

Выберем необходимое сопротивление из стандартного ряда E12, близкое к расчетному значению.

Как уже отмечалось, основная задача «токового зеркала» - обеспечить высокую степень постоянства выходного тока, который в свою очередь попадает в цепь времязадающего конденсатора, регулирующего частоту выходных импульсов (рис.4.1). Выходной ток IкQ4 практически равен входному IкQ1, происходит взаимная компенсация базовых токов (при комплементарных транзисторах Q2 и Q3). Базовый ток транзистора Q4 вычитается, а базовый ток транзистора Q2 вновь добавляется к выходному току «токового зеркала» [11].

IкQ1 = Uвх / R1

Входной ток IкQ1 лежит в следующих пределах: 213 мкА < IкQ1< 2.13 мА, а, следовательно, такие же пределы изменения имеет и выходной ток IкQ4.

Согласно [4], при выходном токе IкQ4, который заряжает конденсатор C1, меньшим 5 мА достигается минимальная погрешность преобразования таймера 555, равная 0.1% при использовании внешних времязадающих электронных компонентов.

Так как разряд конденсатора C1 происходит практически мгновенно, то для обеспечения постоянной скважности (Q=2) в данной работе используется делитель частоты. Это говорит о том, что для получения выходного сигнала с частотой 1 кГц<f<10 кГц, необходимо вести расчет времязадающей RC - цепи мультивибратора с учетом данного обстоятельства.

Полагая, что напряжение на конденсаторе C1 в начальный момент времени равно нулю, а заряд заканчивается при , согласно внутренней структуре таймера 555 серии [1], получаем что

Так как время заряда конденсатора C1 много больше времени его разряда, то можно считать, что данное выражение справедливо и для периода повторения выходного напряжения устройства.

Зная, что при Uвх = 10 В частота выходных импульсов Fи = 10 кГц (после делителя частоты), найдем

Выберем оптимальные значения сопротивления R1 и конденсатора C1, согласующиеся со стандартными рядами сопротивлений и емкостей E12. В итоге, R1 = 4.7 кОм, С1 = 10 нФ.

Так как нагрузка является достаточно низкоомной (R6=10 Ом), то для получения заданной амплитуды выходного сигнала необходимо использовать двухтактный выходной каскад.

Согласно техническому заданию амплитуда выходных импульсов равна 20 В при нагрузке в 10 Ом. Используя закон Ома для участка цепи, получим:

IR6 = VR6 / R6 = 20 / 10 = 2 А

Так как h21э=100 для транзистора Q6, то IбR6 = 2/100 =20 мА

Транзистор Q6 включен по схеме с общим коллектором (эмиттерный повторитель), поэтому

VбQ6 = Vэ +0.6 = 20 + 0.6 =20.6 В

Найдем номинал сопротивления R4 = VR4 / IR4

VR4 = V5 - VбQ6 = 24 - 20.6 = 3.4 В, IR4 = IбR6 = 20 мА

R4 = 3.4 / 2*10-2 = 170 Ом

Выберем значение из стандартного ряда E12, близкого к искомому R4 =150 Ом.

Транзистор Q5 включен по схеме с ОЭ, ток IбQ5 достаточно мал, поэтому наличие сопротивления R5, как токоограничительного элемента, носит достаточно условный характер. Выберем номинал R5 = 100 Ом, согласующийся со значениями из стандартного ряда сопротивлений E12.

Возьмем следующие транзисторы: для n-p-n типа КТ 325В, КТ 809А для p-n-p типа ГТ 321В

Операционный усилитель - КР 574УД1

Диод - КД 204Б

6. Краткое описание системы моделирования MicroCap-9

MicroCap-9 - это универсальная программа схемотехнического анализа, предназначенная для решения широкого круга задач [7]. Характерной особенностью этой программы, впрочем как и всего семейства MicroCap, является наличие удобного и дружественного графического интерфейса, что делает его особенно привлекательным для непрофессиональной аудитории. Несмотря на достаточно скромные требования к программно-аппаратным средствам ПК (процессор не ниже Pentium II, ОС Windows 95/98/ME или Windows NT 4/2000/XP, память не менее 64 Мб, монитор не хуже SVGA), его возможности достаточно велики. С его помощью можно анализировать не только аналоговые, но и цифровые схемы. Возможно также и смешенное моделирование аналогово - цифровых электронных устройств.

Опытные пользователи программы, применяя собственные макромодели, могут анализировать сложные замкнутые системы с переменной конфигурацией. Смешанное моделирование и грамотное использование упрощенных макромоделей функциональных узлов позволяют проводить расчеты режимов работы этих сложных устройств с достаточно высокой степенью точности.

MicroCap-9 отличается от младших представителей своего семейства более совершенными моделями электронных компонентов. Это приближает его по возможностям схемотехнического моделирования к интегрированным пакетам DESIGNLAB, ORCAD, PCAD2002 - достаточно сложным в освоении

средствам анализа и проектирования электронных устройств, подразумевающим в первую очередь профессиональное использование. Кроме того, полная совместимость со SPICE-моделями и SPICE-схемами и развитые возможности конвертирования позволяют пользователю MicroCap успешно применять все разработки, предназначенные для данных пакетов, а полученные навыки моделирования дадут возможность в случае необходимости гораздо быстрее осваивать профессиональные пакеты моделирования.

Перечисленные достоинства делают программу MicroCap-9 весьма привлекательной для моделирования электронных устройств средней степени сложности. Удобство в работе, нетребовательность к ресурсам компьютера и возможность анализировать электронные устройства с достаточно большим количеством компонентов позволяют успешно использовать ее как начинающим радиолюбителям, студентам, так и инженерам-разработчикам. Кроме того, программы семейства MicroCap активно применяются в научно-исследовательской деятельности.

Особо хочется отметить интерфейс программы. Разработчики очень серьезно подходят к этому вопросу, начиная с младших версий. Достаточно сказать, что еще до повсеместного распространения Windows версия MicroCap-IV, выпущенная в 1992 г., уже имела очень удобный оконный интерфейс, который был совсем нехарактерен для программ того времени.

Этот интерфейс позволял под DOS получать практически все удобства, которые имеют в настоящее время пользователи Windows. В последующих версиях также много внимания уделялась повышению удобства использования программы. По мнению авторов книги, интерфейс MicroCap настолько интуитивно понятен, что позволяет человеку, имеющему базовые навыки работы с персональным компьютером, начать использование этой программы даже не читая руководство. Разработчиками найден компромисс между простотой и функциональностью. В нем нет имитации «измерительных приборов», загромождающих Workbench. При расчете не открывается большое число окон со сложными взаимосвязями между ними, как в DESIGNLAB. Не зря его очень любят студенты - простенькую схемку им в большинстве случаев удается промоделировать в MicroCap и без прочтения громоздких руководств. А если учесть, что даже в демонстрационной версии MicroCap приведены примеры моделирования практически всех типов электронных устройств (как аналоговых, так и цифровых), то это существенно упрощает освоение программы и изучение приемов моделирования. Достаточно открыть пример и провести свой расчет «по образу и подобию». А полная версия содержит уже столько примеров, что изучение только тех схем, которые содержатся в библиотеке MicroCap, в состоянии заметно расширить знания, полученные в рамках базовых вузовских курсов электроники и схемотехники. Кроме того, в MicroCap имеется функция демонстрации основных возможностей программы, наглядно представляющая основные приемы работы с ней.

Таким образом, использование программы MicroCap позволяет не только изучать работу электронных схем, но и приобретать навыки наладки электронных устройств.

7. Результаты моделирования схемы в MicroCap - 9

Для проверки работоспособности преобразователя «напряжение - частота» был проведен всесторонний компьютерный анализ схемы, который позволил оценить качество и эффективность работы устройства. Выполнение требований технического задания можно оценить с помощью следующих зависимостей, представленных ниже.

Рис. 6. Входной сигнал, ограниченный по уровню напряжения

Рис. 7. Напряжение на конденсаторе С1

Рис. 8. Прямоугольные импульсы на выходе ИМС таймера 555 серии

Представленные зависимости наглядно показывают, что с увеличением напряжения на входе (рис. 7) частота выходных импульсов пропорционально растет (рис. 8).

Для более точной оценки эффективности преобразования был проведен многовариантный анализ, заключающийся в поэтапном изменении амплитуды напряжения на входе с ее последующим сравнением с частотой выходных импульсов.

Рис. 9. Многовариантный анализ схемы ПНЧ

Рис. 10. Зависимость частоты выходного сигнала от напряжения на входе

Таким образом, представленные выше зависимости наглядно иллюстрируют, что с увеличением входного напряжения, частота выходных импульсов линейно увеличивается, что и требует техническое задание.

Заключение

В данном курсовом проекте был разработан преобразователь «напряжение - частота» согласно требованиям технического задания. Был произведен расчет основных функциональных узлов устройства и выбор соответствующих электронных компонентов. Проверка работоспособности преобразователя проводилась с помощью компьютерной программы схемотехнического анализа Micro-Сap 9, позволившей показать основные режимы работы устройства и вывести необходимые зависимости. Результаты анализа показывают, что при использовании электронных компонентов из стандартных рядов, а также микросхем таймера 555 и синхронного D-триггера можно добиться хорошей точности преобразования.

Список использованных источников

1. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (полный курс): Учебник для вузов. //Под ред. О.П. Глудкина. -- М.: Горячая линия-Телеком, 2003

2. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники /Пер. с англ Б.Н. Бронина и др. -- 5-е изд., перераб.-- М.: Мир, 1998

3. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. - М.: Мир, 1982

4. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. -- М.: Издательский дом «Додэка-ХХI», 2007

5. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника: Учебник для вузов /под ред. В.А. Лабунцова. -- М.: Энергоатомиздат, 1988

6. Ленк Дж. Электронные схемы: Практическое руководство. Пер. с англ. -- М.:Мир, 1985

7. Амелина М.А., Амелин С.А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap 8. -- М.: Горячая линия-Телеком, 2007

8. Оформление курсовых и дипломных работ. Методические указания для студентов специальности «Промышленная электроника» /Сост.: М.А. Амелина, С.А. Амелин, Ю.В. Троицкий -- Смоленск.: ГОУВПО СФМЭИ(ТУ). 2001

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Краткая характеристика устройства ввода тока и напряжения. Методика построения преобразователя тока в напряжение. Фильтр низких частот. Устройство унифицированного сигнала. Расчет устройства ввода тока, выполненного на промежуточном трансформаторе тока.

    курсовая работа [144,0 K], добавлен 22.08.2011

  • Расчет трансформатора, входного фильтра и параметров сглаживающего фильтра. Выбор транзистора по максимальному (амплитудному) значению тока. Определение площади радиатора транзистора. Проверка преобразователя на устойчивость к возмущающим воздействиям.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 09.06.2015

  • Разработка и моделирование устройства, позволяющего с заданной точностью формировать на выходе синусоидальное напряжение 22/38-220/380 В и частотой 5-50 Гц. Основные элементы исследования: трехфазный инвертор напряжения, микроконтроллер mc68hc908mr32.

    дипломная работа [773,6 K], добавлен 08.03.2011

  • Выбор тиристорного преобразователя, трансформатора. Расчёт силового модуля, индуктивности, выбор сглаживающего дросселя. Защита тиристорного преобразователя. Сравнительная характеристика разработанного тиристорного преобразователя и промышленного аналога.

    курсовая работа [454,6 K], добавлен 04.03.2012

  • Расчет силовых элементов следящей системы. Выбор электродвигателя, преобразователя, трансформатора и дросселя. Вычисление коэффициентов передач и постоянные времени для двигателя и преобразователя. Принципиальная схема регулятора контура положения.

    курсовая работа [617,6 K], добавлен 16.07.2013

  • Разработка принципиальной схемы преобразователя. Способы управлениями тиристорами в реверсивных схемах. Расчет и выбор элементов устройств защиты. Выбор системы импульсно-фазового управления. Схема управления преобразователем, питающим якорную цепь.

    курсовая работа [708,1 K], добавлен 03.04.2012

  • Разработка и исследование элементов и узлов тиристорного выпрямителя. Расчет и выбор элементов силовой части. Вычисление статических, внешних характеристик вентильного преобразователя. Определение энергетических показателей вентильного преобразователя.

    курсовая работа [229,1 K], добавлен 30.11.2009

  • Понятие и функциональные особенности тиристорного преобразователя, принцип его работы, внутреннее строение и взаимосвязь элементов. Работа импульсно-фазового управления. Построение диаграммы напряжений на различных тиристорах, их сравнительное описание.

    контрольная работа [567,6 K], добавлен 27.04.2015

  • Расчёт и выбор элементной базы силовой схемы вентильного преобразователя. Построение регулировочных и внешних характеристик вентильного преобразователя. Разработка электрической схемы для управления силовыми полупроводниковыми ключами преобразователя.

    курсовая работа [3,2 M], добавлен 12.07.2012

  • Расчет параметров и выбор элементов тиристорного преобразователя: реактора, силовых тиристоров и сглаживающего дросселя. Проверка обеспечения области существования электромеханических характеристик электропривода. Регулировочные свойства преобразователя.

    курсовая работа [2,0 M], добавлен 14.11.2014

  • Исследование реверсивного тиристорного преобразователя – двигателя постоянного тока типа ПБВ100М. Расчет, выбор узлов силовой схемы тиристорного преобразователя с трехфазной шестипульсной Н-схемой выпрямления. Выбор системы импульсно-фазового управления.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 14.12.2012

  • Преобразование переменного тока в постоянный. Способы регулирования напряжения выпрямителей. Блочная схема тиристорного преобразователя серии "КЕМТОР". Определение параметров согласующего трансформатора. Расчет внешних характеристик преобразователя.

    курсовая работа [709,2 K], добавлен 12.03.2013

  • Параметры и элементы силовой цепи электропривода: электродвигатель, согласующий трансформатор. Принципиальная схема силовой части электропривода. Внешняя и регулировочная характеристика тиристорного преобразователя, система импульсно-фазового управления.

    курсовая работа [3,1 M], добавлен 12.01.2011

  • Выбор измерительных датчиков. Особенности монтажа термометра сопротивления на трубопроводе. Разработка схемы преобразователя расхода газа с коррекцией по температуре и давлению газа. Выбор и работа микроконтроллера. Расчет элементов блока питания.

    курсовая работа [789,0 K], добавлен 20.02.2015

  • Выбор структурной схемы системы электропитания, марки кабеля и расчет параметров кабельной сети. Определение минимального и максимального напряжения на входе ИСН. Расчет силового ключа, схемы управления, устройства питания. Источник опорного напряжения.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.06.2011

  • Этапы расчета полупроводникового преобразователя электрической энергии. Знакомство с недостатками широтно-импульсного преобразователя: высокие требования к динамическим параметрам вентилей, широкополосный спектр преобразованных напряжений и токов.

    дипломная работа [842,5 K], добавлен 02.05.2013

  • Основные принципы построения транзисторного преобразователя для управления трехфазным асинхронным двигателем. Анализ схемной реализации устройства. Статический расчет транзисторного ключа. Расчет элементов формирующих линию включения транзисторов.

    курсовая работа [390,0 K], добавлен 15.02.2017

  • Выбор элементов и силовой схемы тиристорного преобразователя. Расчет силового трансформатора, токоограничивающего реактора, дросселей. Автоматические выключатели и защита от перенапряжений. Энергетические характеристики тиристорных преобразователей.

    курсовая работа [326,4 K], добавлен 24.09.2014

  • Принципиальная схема однотактного прямоходового преобразователя с размагничивающей обмоткой. Электрический расчёт трансформатора. Определение мощности потерь и перегрева. Расчёт размещения обмоток в окне магнитопровода и наружного диаметра катушки.

    курсовая работа [270,0 K], добавлен 23.05.2016

  • Расчет мощности приводного электродвигателя. Анализ структуры силового блока преобразователя, принципиальной и функциональной схемы. Разработка графика напряжения в контрольных точках преобразователя. Расчет характеристик двигателя, полосы спектра частот.

    курсовая работа [620,4 K], добавлен 02.02.2016

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.