Проектирование аналого-цифрового преобразователя с USB-выходом

Построение функциональной и принципиальной схем аналого-цифрового преобразователя, выбор микросхемы преобразователя. Выбор и расчет согласующего усилителя. Возможности моделирования в программном пакете согласующего усилителя и фильтров нижних частот.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 18.02.2019
Размер файла 1,3 M

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 железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Автоматика и системы управления»

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине

«Электроника и схемотехника»

Проектирование АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С USB-ВЫХОДОМ

Студент гр. 24И А.Ф. Лавренова

Руководитель - старший преподаватель

кафедры АиСУ В.С. Циркин

Омск 2017

Реферат

Пояснительная записка содержит 27 страниц, 24 рисунка, 26 формул, 10 таблиц, 4 источника

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП), согласующий усилитель (СУ), фильтр нижних частот (ФНЧ), конвертор, преобразователь DC-DC, гальваническая развязка, операционный усилитель (ОУ).

В ходе курсовой работы необходимо нарисовать функциональную и принципиальную схему аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выбрать микросхему АЦП в соответствии с вариантом, тип конвертора USB, преобразователи DC-DC и микросхемы гальванической изоляции.

Пояснительная записка выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2010, моделирование схем сделано с помощью пакета Multisim 12.

Задание

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) проектируется в соответствии с вариантом №56.

В ходе курсового проектирования требуется разработать функциональную и принципиальную схемы АЦП, рассчитать входные усилители и фильтры нижних частот (ФНЧ), выбрать микросхему АЦП и тип конвертера USB, рассчитать и выбрать преобразователи DC-DC и микросхемы гальванической изоляции, выполнить моделирование схемы (согласующий усилитель (СУ) и ФНЧ) с помощью одного из программных пакетов схемотехнического моделирования.

Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1

Исходные данные

Вари-ант

Тип АЦП

Раз-ряд-ность АЦП

Кол-во вхо-дов

ес.вx,

мВ

Uсинф,

мВ

D, дБ

fв, кГц

Тип ФНЧ

Дf, кГц

б1,

дБ

б2, дБ

56

Посл.

10

1

70

50

25

5

Чеб.

1.3

3

20

Содержание

усилитель цифровой преобразователь аналоговый

Введение

1. Теоретическая часть

1.1 Полюс и частотная характеристика АФ на переходном участке

1.2 Фильтр нижних частот

2. Практическая часть

2.1 Определение коэффициентов

2.2 Выбор и расчет согласующего усилителя (СУ)

2.3 Расчет ФНЧ

3. Разработка цифровой части АЦП

3.1 Выбор микросхемы АЦП

3.2 Конвертер USB - параллельный интерфейс

3.3 Селектор адреса

3.4 Преобразователи постоянного напряжения

4. Моделирование в программном пакете СУ и ФНЧ

Заключение

Библиографический список

Введение

В большинстве современных автоматизированных систем используются цифровые вычислительные машины, у которых исходные, промежуточные и выходные величины представлены в цифровой дискретной форме, реализуемой в виде кода.

В связи с необходимостью создания устройств, связывающих цифровые вычислительные машины с объектами, использующими информацию в непрерывной (аналоговой) форме, потребовалось преобразование информации из аналоговой формы в цифровую и наоборот.

Первую группу устройств называют аналого-цифровыми преобразователями (АЦП). Вторую - цифро-аналоговыми преобразователями (ЦАП).

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) применяются в измерительных системах и измерительно-вычислительных комплексах для согласования аналоговых источников измерительных сигналов с цифровыми устройствами обработки и представления результатов измерения. Различным методам построения АЦП соответствуют устройства, различающиеся по точности, быстродействию, помехозащищённости, сложности реализации.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) представляет собой устройство, обеспечивающее преобразование аналогового сигнала в цифровой код, который передается в микропроцессорную систему через интерфейс USB.

1. Теоретическая часть

Одной из основных характеристик АФ является передаточная функция

где U1 и U2 - входное и выходное напряжения (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 Фильтр

Выходной сигнал большинства схем определяется решением линейного дифференциального уравнения n-го порядка.

Применяя к такому уравнению преобразование Лапласа, ПФ представляется в виде отношения двух полиномов U1(S) и U2(S):

где S = у + jщ - комплексная частота; U1(S) и U2(S) - полиномы переменной S с вещественными коэффициентами ai и bj (i=1,2,…,m; j=1,2,…,n; n?m).

Порядок фильтра определяется наибольшей степенью оператора Лапласа S в знаменателе. Если в (1.2) все коэффициенты ai равны нулю, за исключением a0, то ПФ представляет собой отношение постоянного числа к полиному. В этом случае фильтр является полиномиальным, все полюсы ПФ конечны, а конечных нулей нет.

Частотная передаточная характеристика для установившейся частоты S = jщ может быть записана в комплексном виде:

где |H(jщ)|=k(щ) - модуль передаточной функции или АЧХ, а ц(щ) - ФЧХ.

Частота щ, рад/с, связана с частотой f, Гц, соотношением

АЧХ часто выражается в децибелах:

На рисунке 1.2а, а приведены АЧХ идеального и реального ФНЧ, на рисунке 1.2б приведена логарифмическая АЧХ реального ФНЧ.

а

б

Рисунок 1.2 а,б - Представление частотных характеристик ФНЧ

Полосы частот, в которых сигналы проходят, называются полосами пропускания, а диапазоны, в которых сигналы подавляются, образуют полосы задерживания. Штриховой линией на рисунке показана АЧХ идеального ФНЧ. Частота fв между полосой пропускания и задерживания называется частотой среза. Значение k идеального ФНЧ в полосе пропускания равно k0, а в полосе задерживания - нулю. Реализовать эту идеальную характеристику практически невозможно.

На практике в качестве полосы пропускания выбирается диапазон частот, где значение АЧХ превышает некоторое заранее выбранное число, обозначенное k1 на рис. 1.2, а или а1 на рис. 1.2, б, а полосу задерживания образует диапазон частот, в котором АЧХ меньше определенного значения, например k2 на рис. 1.2, а или а2 на рис. 1.2, б. Интервал частот, в котором характеристика переходит от полосы пропускания к полосе задерживания, называется переходной областью, имеющей ширину Дf.

1.1 Полюс и частотная характеристика АФ на переходном участке

Упоминание о полюсах сопровождает любое обсуждение активных фильтров. Например, фильтр второго порядка - двухполюсный. Слово «полюс» взято из области математики - функция комплексной переменной, которая используется при расчете частотных характеристик фильтров. Для практических целей достаточно знать, что полюс указывает на слагаемое наклона АЧХ фильтра на переходном участке, обусловленной одной (любой) из RC-цепей. Известно, что каждая RC-цепь фильтра вносит в наклон переходного участка АЧХ свои -20 дБ/декаду.

1.2 Фильтр нижних частот

Для реализации ФНЧ используем RC-фильтр Баттерворта. Преимущества RC-фильтров перед LC-фильтрами следующие:

- хорошая равномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в полосе пропускания;

- хорошая скорость спада АЧХ на переходном участке;

- почти полная развязка входных и выходных цепей;

- малые габариты.

Основные параметры:

- верхняя граничная частота, fв;

- коэффициент передачи Kфнч по напряжению;

- ширина переходного участка АЧХ, ?f;

- минимальное затухание в полосе пропускания, б1;

- максимальное затухание в полосе пропускания, б2.

Чем выше порядок фильтра Чебышева или Баттерворта, тем лучше его АЧХ. Однако более высокий порядок усложняет схему и повышает сложность фильтра. Одним из основных показателей, которым должен удовлетворять АФ, является ширина переходной области Дf, которая определяется по формуле:

Для фильтра Баттерворта минимальный порядок фильтра можно определить из выражения:

где логарифмы могут быть десятичными или натуральными.

Параметр Дf / fВ называется нормированной шириной переходной области и является безразмерной величиной.

Передаточная функция фильтров 1-го и 2-го порядков. Для фильтров 1-го порядка ПФ представляется в виде:

где P(S) - полином первой или нулевой степени; C - постоянное число.

Для фильтров второго порядка ПФ:

где P(S) - полином второй или меньшей степени; B и C- постоянные числа.

Для АФ четного порядка с n>2 обычная каскадная схема содержит звеньев 2-го порядка, каждое из которых имеет передаточную функцию вида (1.9). Если же порядок АФ с n>2 является нечетным, то схема содержит звеньев 2-го порядка с передаточными функциями типа (1.9) и одно звено 1-го порядка с передаточной функцией типа (1.8).

Одним из основных методов проектирования АФ, у которых значение n>2, является каскадное соединение звеньев 1-го и 2-го порядков, что позволяет получить фильтр любого высокого порядка. При каскадном соединении звеньев сумма порядков каждого звена равна порядку фильтра n:

где ni - порядок i-го звена фильтра (i = 1,2,3,…).

Суммарный коэффициент передачи АФ равен произведению коэффициентов передачи исходных звеньев:

где ki - коэффициент передачи i-го звена фильтра (i = 1,2,3,…).

Увеличивая число соединяемых фильтров 1-го и 2-го порядков, можно получить фильтр любого нужного нам порядка.

При построении каскада следует учитывать, что его звенья должны располагаться в порядке убывания коэффициента усиления:

Существует несколько способов построения активных ФНЧ Баттерворта и Чебышева: с многопетлевой обратной связью (МОС), на источниках напряжения, управляемых напряжением (ИНУН), биквадратный ФНЧ и др.

2. Практическая часть

Разработка АЦП с USB-выходом предполагает следующие этапы работы:

1) Выбор АЦП и конвертера, преобразователей DC-DC и блоков гальванической изоляции.

2) Определение коэффициента передачи аналогового тракта и коэффициента ослабления синфазного сигнала.

3) Выбор и расчет согласующего усилителя (СУ).

4) Расчет фильтра нижних частот(ФНЧ).

5) Моделирование в программном пакете СУ и ФНЧ.

6) Построение принципиальной схемы АЦП.

Микросхема АЦП может иметь несимметричный аналоговый вход, а датчик, сигнал с которого подается на АЦП - симметричный выход. Отсюда ясно, что в состав аналогового тракта должен входить дифференциальный согласующий усилитель, установленный на входе устройства (СУ). Его назначение - согласование симметричного сигнала и несимметричного входа, согласование сопротивлений источника сигнала и входного сопротивления АЦП, усиление полезного сигнала и подавление синфазной помехи.

Входной сигнал имеет паразитные высокочастотные составляющие, которые могут влиять на АЦП. Для их устранения на входе микросхемы АЦП устанавливаются фильтры нижних частот.

Микросхема АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой. Для гальванической развязки цифровых сигналов АЦП и интерфейса USB применяются блоки гальванической развязки, выполненные на оптронах или импульсных трансформаторах.

Преобразование цифрового кода с выхода микросхемы АЦП осуществляется с помощью конвертера, имеющего последовательный или параллельный вход, в зависимости от типа АЦП, где СУ - согласующий усилитель; ФНЧ - фильтр нижних частот; АЦП - микросхема аналого-цифрового преобразователя; БГР - блок гальванической развязки; DC/DC - преобразователь постоянного напряжения; USB - разъем интерфейса USB; КОНВ - конвертер.

Обобщенная функциональная схема АЦП представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 Обобщенная функциональная схема АЦП

После разработки обобщенной функциональной устройства необходимо выбрать тип микросхемы АЦП.

Определяем частоту дискретизации АЦП. Требуемая частота дискретизации определяется выражением fДИСК?20fВЕРХ.

fВЕРХ=5кГц,

fДИСК=100кГц

Выбираем микросхему АЦП по четырем критериям: частота дискретизации микросхемы (более 100кГц), разрядность (10), количество входов (1), тип выходного интерфейса: последовательный. Параметрам задания подходит АЦП AD7450 фирмы Analog Devices с одним входом и последовательным интерфейсом.

Для реализации схемы данного АЦП, рекомендуется взять микросхемы серии ADuM1402, имеющие 4 канала передачи цифрового сигнала. Количество микросхем определяется номенклатурой и направлением передаваемых цифровых сигналов. В качестве конвертера микросхема - FT232R для последовательного интерфейса

Для этих целей подойдут микросхемы TMA0505S и TMA0515D. Для СУ выбрана микросхема AD620. Подробная функциональная схема представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 Детальная функциональная схема АЦП

2.1 Определение коэффициентов

АЦП имеет несимметричный аналоговый вход, а датчик - симметричный выход. Отсюда ясно, что в состав аналогового тракта должен входить дифференциальный усилитель, подключенный к выходу датчика. Назовем этот усилитель согласующим (СУ).

Наибольшая точность преобразования аналогового сигнала в цифровой код получается, когда используется вся шкала АЦП, т.е. в том случае, когда:

Где Uвх.мах - максимальное значение сигнала на аналоговом входе АЦП, ШАЦП - шкала АЦП, которая определяется по паспортным данным микросхемы АЦП. Для микросхемы AD7450 при питании 5 В ШАЦП также примерно равна 5В. Суммарный коэффициент усиления находим по формуле:

(4)

где = 1,2 - коэффициент запаса по усилению. При величине входного сигнала, равным 70мВ, KZ=85. Суммарный коэффициент усиления определяется коэффициентом усиления согласующего усилителя и активного фильтра нижних частот:

КСУ =21.5 и КФНЧ =4.

Из задания на проект известно, что наряду с полезным сигналом действует синфазная помеха. Для исключения ее влияния аналоговый тракт должен иметь коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС):

При амплитуде входного сигнала есmax = 70мВ, динамическом диапазоне D = 25дБ и синфазной помехе Uсинф = 50мВ минимальный входной сигнал и коэффициент ослабления синфазного сигнала будут равны соответственно:

Используя формулы (7) и (6), получаем значение Kо.с.с.=25.6.

2.2 Выбор и расчет согласующего усилителя (СУ)

Для согласующего усилителя был выбран инструментальный усилитель AD620 фирмы Analog Devices. Он имеет лучшие показатели по сравнению с инструментальными усилителями на трех ОУ и к тому же, коэффициент усиления устанавливается всего одним внешним резистором, что облегчает подбор и расчет. Схема подключения представлена на рисунке 3

Рисунок 3 Выводы согласующего усилителя AD620

.

Рисунок 4 Схема включения согласующего усилителя AD620

AD620 имеет единственный внешний резистор RG, использующийся для усиления. По расчетам .

Т.е. необходим резистор RG = 2.2 кОм.

2.3 Расчет ФНЧ

Для реализации ФНЧ используется RC-фильтр Чебышева, порядок фильтра рассчитывается исходя из требований к АЧХ.

Основными характеристиками и параметрами фильтра нижних частот являются:

- верхняя граничная частота = 5 кГц;

- коэффициент передачи в полосе пропускания = 4;

- минимальное затухание в полосе пропускания б1= 3 дБ;

- максимальное затухание в полосе задерживания б2= 20 дБ;.

- ширина переходного участка АЧХ Дf= 1.3 кГц.

Порядок фильтра рассчитывается по формуле (9).

где n - порядок фильтра, б1 - минимальное затухание в полосе пропускания, б2 - максимальное затухание в полосе задерживания, Дf - ширина переходного участка АЧХ, щс =.

Подставив приведенные выше значения в формулу (9) и находя ближайшее целое число, получим n=5.

Следующим шагом при расчете фильтра нижних частот является разработка функциональной и принципиальной схем. Функциональная схема изображена на рисунке 5.

Рисунок 5 Функциональная схема ФНЧ пятого порядка

Коэффициент передачи по напряжению в полосе пропускания = 4, определим коэффициенты передачи для каждого из звеньев по формуле (10)

В качестве принципиальной схемы ФНЧ выбираем схему на ИНУН. Принципиальная схема ФНЧ пятого порядка на ИНУН представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 Принципиальная схема ФНЧ пятого порядка на ИНУН

Для расчета значений элементов фильтра необходимы коэффициенты B и С, которые представлены в таблице 2.

Таблица 2

Исходные данные для расчета ФНЧ

Тип ФНЧ

Порядок фильтра

Минимальное затухание в полосе пропускания б1, дБ

B

C

Чебышева

5

3

0.109

0.936

0.287

0.377

-

0.177

Номинальное значение емкости C2 задается исходя из формулы (10).

Значение емкости C1 выбираем из условия (11).

Номиналы резисторов рассчитываются по системе уравнений (12).

Для первого звена (B = 0,109 и C = 0,936) с коэффициентом передачи 2,5 рассчитаем значение емкостей и значения резисторов:

С1 = 2нФ;

С2 = 1нФ;

R1 = 74 кОм;

R2 = 7,3 Ом;

R3 = 136 кОм;

R4 = 204 кОм.

Для второго звена (B = 0,287 и C = 0,377) с коэффициентом передачи 2 рассчитаем значение емкостей и значения резисторов:

С3 = 0,1 нФ;

С4 = 2 нФ;

R5 = 208 кОм;

R6 = 65 кОм;

R7 = 273 кОм;

R8 = 164 кОм.

Для третьего звена (C = 0,177) с коэффициентом передачи 1 рассчитаем значение емкости и значение резистора:

С5 = 2 нФ;

R9 = 89,7 кОм.

Таблица 3

Приведение значений к ряду Е12

кОм

68

6,8

150

220

220

68

270

150

82

-

-

-

-

нФ

2

1

0,1

2

2

-

-

-

-

3. Разработка цифровой части АЦП

3.1 Выбор микросхемы АЦП

Микросхема АЦП выбирается по следующим критериям: максимальная частота дискретизации, количество аналоговых каналов, разрядность АЦП, параллельный выходной код.

Исходя из этого возьмем четырехканальную микросхему АЦП AD7450 фирмы Analog Devices. AD7450- 12 битный, быстродействующий, маломощный аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения (SAR), который имеет полностью дифференциальный аналоговый вход. Прибор работает от однополярного источника питания 3 В или 5 В.

Прибор имеет низкий уровень шумов, широкую полосу пропускания, дифференциальное устройство выборки- хранения (УВХ), которое может обрабатывать входные сигналы с частотой более 1 МГц - частоты среза по уровню минус 3 дБ равна 20 МГц. Опорное напряжение для AD7450 VREF должно быть внешним и иметь значение от 100 мВ до 3.5 В, в зависимости от напряжения источника питания и конкретной ситуации, в которой используется прибор. Значение опорного напряжения определяет диапазон напряжения синфазного сигнала.

Рисунок 3.1 Условно-графическое изображение АЦП AD7450

Рисунок 3.2 Функциональная схема АЦП AD7450

3.2 Конвертер USB - параллельный интерфейс

В качестве конвертера используется микросхема FT245R, которая характеризуется наличием на выходе параллельного интерфейса.

Рисунок 3.3 Функциональная схема FT245R

Рисунок 3.4 Выводы конвертера

Таблица 5

Группа выводов управления буфером FIFO

Вывод

Сигнал

Описание

1

DO

0-й бит шины данных FIFO

2

D4

4-й бит шины данных FIFO

3

D2

2-й бит шины данных FIFO

5

D1

1-й бит шины данных FIFO

6

D7

7-й бит шины данных FIFO

9

D5

5-й бит шины данных FIFO

10

D6

6-й бит шины данных FIFO

11

D3

3-й бит шины данных FIFO

12

PWREN#

Низкий уровень на этом выходе свидетельствует о включении в режим USB, а высокий о приостановке USB.

13

RD#

Вход записи данных в буфер FIFO через входы D0...D7.

14

WR

Вход чтения байта из буфера FIFO.

22

TXE#

Выход готовности буфера FIFO для записи.

23

RXF

Вход готовности данных в буфере FIFO для чтения.

Таблица 6

Группа дополнительных сигналов

Вывод

Сигнал

Тип

Описание

8, 24

NC

NC

Нет внешних соединений

19

RESET#

Вход

Вход начального сброса (низкий активный уровень). Может использоваться внешним устройством, для перезапуска микросхемы FT245R. Если внешний сброс не требуется, можно оставить этот вход свободным или соединить с линией VCC.

26

TEST

Вход

Переводит микросхему в режим проверки. В режиме нормальной работы должен быть соединен с общим проводом GND, иначе микросхема будет вести себя как дефектная.

27

OSCI

Вход

Вход модуля генератора 12MГц. Использование не обязательно. Для нормальной работы можно оставить вход не подключенным.

28

OSCO

Выход

Выход модуля генератора 12MГц. Использование не обязательно. Для нормальной работы можно оставить вход не подключенным.

Таблица 7

Группа выводов USB

Вывод

Сигнал

Тип

Описание

15

USBDP

Ввод/вывод

Линия данных USB Плюс.

16

USBDM

Ввод/вывод

Линия данных USB< Минус.

Таблица 8

Группа выводов питания и заземления

Вывод

Сигнал

Тип

Описание

4

VCCIO

Питание

+1.8В … +5.25В - питание для группы выводов FIFO Интерфейса (1-3, 5, 6, 9-14, 22, 23).

7, 18, 21

GND

Питание

Общий вывод всех цепей питания микросхемы.

17

3V3OUT

Выход

Выход +3.3В встроенного стабилизатора напряжения.

20

VCC

Питание

+3.3В … +5.25В - питание вычислительного ядра микросхемы.

25

AGND

Питание

Аналоговая земля - общий провод для напряжений питания умножителя тактовой частоты.

Рисунок 3.5 Основные характеристики микросхемы FT245R

3.3 Селектор адреса

В качестве селектора адреса выступает микросхема К155ИЕ5. Она является четырехразрядным, асинхронным счетчиком пульсаций. Счетчик имеет две части: делитель на 2 (выход QO, тактовый вход C0) и делитель на восемь (выходы Q1 -- Q3, тактовый вход C1).

Рисунок 3.6 Условно графическое изображение микросхемы К155ИЕ5

Рисунок 3.7 Функциональная схема микросхемы К155ИЕ5

Таблица 9

Назначение выводов микросхемы

С1

Счетный вход

С2

Счетный вход

R0&

Установка в 1

R0

Установка в 0

Q1

Выводы

Q2

Q3

Q4

3.4 Преобразователи постоянного напряжения

Преобразователи постоянного напряжения DC-DC предназначены для передачи постоянного напряжения и гальванической изоляции. Преобразователи выпускаются с различными номиналами входных и выходных напряжений. В качестве примера приведем преобразователи фирмы TRACO, имеющие входное напряжение +5 В.

Рисунок 3.8 Параметры преобразователей напряжения

Рисунок 3.9 Условно-графическое обозначение TMA 0515D

Преобразователи серии ТМА имеют в номенклатуре как блоки с выходным напряжением +5В, так и с двумя напряжениями ±15В. Маркировка этих преобразователей следующая: первые две цифры - входное напряжение, третья и четвертая цифры - выходное напряжение, последняя буква - количество выходных напряжений: S - одно, D - два. Для питания цифровых цепей и микросхемы АЦП можно использовать ТМА0501S, для питания операционных усилителей - ТМА0515D.

4. Моделирование в программном пакете СУ и ФНЧ

Компьютерное моделирование СУ и ФНЧ производилось в программном пакете «Multisim 12».

Рисунок 4.1 схема СУ и ФНЧ

Рисунок 4.2 сигналы на входе и на выходе СУ

Рисунок 4.3 сигнал на входе и выходе ФНЧ

Для АЧХ ФНЧ необходимо выразить КФНЧ в децибелах, он будет равен КФНЧ = 20*lg КФНЧ=20*lg 4=12,04 дБ.

Рисунок 4.4 Значение КФНЧ на ЛАЧХ ФНЧ

Для проверки fв= 5 кГц, k = kфнч - б1= 12,04 - 3 = 9,04.

Рисунок 4.5 Значение fв на ЛАЧХ ФНЧ

Проверяем ?f = 1,3кГц. Для этого получаем, что k = kфнч - б2= 12,04 - 20,000 = - 7,96. Выставляем каретку на значении близком к получившемуся и смотрим значение на рисунке.

Рисунок 4.6 Значение Дf на ЛАЧХ ФНЧ

ЛФЧХ фильтра низких частот показана на рисунке 4.7.

Рисунок 4.7 ЛФЧХ ФНЧ

На выходе фильтра получаем сглаженный сигнал, лишенный высокочастотных помех.

В результате имеем, что полученные величины практически аналогичны рассчитанным, т.е. ФНЧ рассчитан и смоделирован правильно.

Таблица 10

Параметры ФНЧ

Параметры

k,дБ

fB, кГц

Дf, кГц

Теоретические значения

12,04

5

1,3

Практические значения

11,88

4,52

2,3

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы были рассчитаны входные усилители и фильтры нижних частот (ФНЧ), выбраны микросхема АЦП и тип конвертера USB, преобразователи DC-DC и микросхемы гальванической изоляции. На одном из этапов работы приобретены навыки разработки в пакете Multisim 12.0, моделирование в котором подтвердило верность теоретических расчетов аналоговой части. Результатом проектирования является АЦП, принципиальная схема которого была также разработана.

Библиографический список

1 Чижма, С.Н. Проектирование активных фильтров на операционных усилителях: Методические указания к курсовому проекту / С. Н. Чижма. Омский институт инженеров железнодорожного транспорта, 1992. 46 с.

2 Чижма С.Н. Проектирование аналогово-цифровых преобразователей с USB выходом / С. Н. Чижма. Омский государственный университет путей сообщения, 2008. 35 с.

3 Сервер микроэлектроники [Электронный ресурс] http://www.gaw.ru.

4 Analog Devices [Электронный ресурс]: http //www.analog.com/ru.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Анализ справочной литературы, рассмотрение аналогов и прототипов аналого-цифрового преобразователя. Составление функциональной и принципиальной схемы функционального генератора. Описание метрологических характеристик. Выбор дифференциального усилителя.

    курсовая работа [460,4 K], добавлен 23.01.2015

  • Описание работы однополярного аналого-цифрового преобразователя. Расчет эмиттерного повторителя и проектирование схемы высокочастотного аналого-цифрового преобразователя. Разработка печатной платы устройства, технология её монтажа и проверка надежности.

    курсовая работа [761,6 K], добавлен 27.06.2014

  • Расчет тактовой частоты, параметров электронной цепи. Определение ошибки преобразования. Выбор резисторов, триггера, счетчика, генераторов, формирователя импульсов, компаратора. Разработка полной принципиальной схемы аналого-цифрового преобразователя.

    контрольная работа [405,1 K], добавлен 23.12.2014

  • Алгоритм работы аналого-цифрового преобразователя. USB программатор, его функции. Расчет себестоимости изготовления стенда для исследования преобразователя. Схема расположения компонентов макетной платы. Выбор микроконтроллера, составление программы.

    дипломная работа [3,2 M], добавлен 18.05.2012

  • Описание принципа действия аналогового датчика и выбор его модели. Выбор и расчет операционного усилителя. Принципа действия и выбор микросхемы аналого-цифрового преобразователя. Разработка алгоритма программы. Описание и реализация выходного интерфейса.

    курсовая работа [947,1 K], добавлен 04.02.2014

  • Сущность электрооптического эффекта Керра. Распространение света в анизотропной среде. Расчет узлов электрической принципиальной схемы и элементов входного усилителя. Определение элементов аналого-цифрового преобразователя и его включение с индикаторами.

    курсовая работа [826,4 K], добавлен 28.12.2014

  • Основные структуры, характеристики и методы контроля интегральных микросхем АЦП. Разработка структурной схемы аналого-цифрового преобразователя. Описание схемы электрической принципиальной. Расчет надежности, быстродействия и потребляемой мощности.

    курсовая работа [261,8 K], добавлен 09.02.2012

  • Расчет источника опорного напряжения для схемы аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Выбор компаратора, составление счетчика. Принцип работы АЦП. Получение полосового фильтра. Граничная частота входных сигналов. Перевод сигнала в аналоговую форму.

    курсовая работа [925,5 K], добавлен 05.11.2012

  • Параметры цифрового потока формата 4:2:2. Разработка принципиальной электрической схемы. Цифро-аналоговый преобразователь, фильтр нижних частот, усилитель аналогового сигнала, выходной каскад, кодер системы PAL. Разработка топологии печатной платы.

    дипломная работа [615,9 K], добавлен 19.10.2015

  • Проектируемое устройство для сбора и хранения информации как информационно-измерительная система исследований объекта. Выбор элементной базы и принципиальной схемы аналого-цифрового преобразователя. Расчет автогенератора и делителя частоты, блока питания.

    контрольная работа [68,9 K], добавлен 17.04.2011

  • Выбор типа аналого-цифрового преобразователя на переключаемых конденсаторах. Структурная схема сигма-дельта модулятора. Генератор прямоугольных импульсов. Действующие значения напряжений и токов вторичных обмоток трансформатора, его параметры и значения.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 08.03.2016

  • Определение коэффициентов передачи узлов измерительного преобразователя. Коррекция погрешности усилителя переменного тока. Расчет RC-параметров схемы электрической принципиальной. Выбор стабилизатора напряжения. Определение общего коэффициента передачи.

    курсовая работа [810,6 K], добавлен 21.02.2013

  • Понятие аналого-цифрового преобразователя, процедура преобразования непрерывного сигнала. Определение процедур дискретизации и квантования. Место АЦП при выполнении операции дискретизации. Классификация существующих АЦП, их виды и основные параметры.

    курсовая работа [490,2 K], добавлен 27.10.2010

  • Принцип действия устройства - цифровых весов для взвешивания вагонов. Расчет первичного, нормирующего и аналого-цифрового преобразователя. Выбор мультиплексора и микроконтроллера. Передача информации через порты. Управление микроконтроллером с компьютера.

    дипломная работа [776,4 K], добавлен 20.10.2010

  • Разработка структурной схемы канала сбора аналоговых данных. Технические требования к функциональным узлам микропроцессорной системы. Расчет параметров согласующего усилителя, фильтра низких частот, функционального преобразователя и управляющего тракта.

    курсовая работа [334,9 K], добавлен 16.04.2014

  • Структура кадров информационного обмена. Выбор антенны и расчет высоты установки. Функциональная схема приемо-передатчика центрального и контрольного пунктов. Расчет разрядности аналого-цифрового преобразователя. Принцип работы амплитудного ограничителя.

    курсовая работа [856,5 K], добавлен 19.02.2013

  • Процедура аналого-цифрового преобразования непрерывных сигналов. Анализ преобразователей последовательных кодов в параллельный. Преобразователи с распределителями импульсов. Разработка преобразователя пятнадцатиразрядного последовательного кода.

    курсовая работа [441,5 K], добавлен 09.12.2011

  • Выбор и разработка источника питания на основе высокочастотного преобразователя с бестрансформаторным входом. Рекомендуемые значения параметров и режимов. Выбор сопротивлений выходного делителя. Задание частоты генератора микросхемы. Расчет выпрямителя.

    контрольная работа [334,9 K], добавлен 28.05.2013

  • Представление чисел в дополнительном двоичном коде. Номенклатура арифметических операций в цифровом фильтре. Назначение аналого-цифрового преобразователя. Амплитудно-частотная характеристика рекурсивного фильтра. Составление схемы лабораторного макета.

    реферат [215,6 K], добавлен 14.02.2016

  • Выбор схемы тиристорного преобразователя. Определение ЭДС его условного холостого хода. Расчет параметров силового трансформатора. Особенности выбора тиристоров. Выбор сглаживающего и уравнительного реакторов. Защита тиристорного преобразователя.

    курсовая работа [344,4 K], добавлен 05.09.2009

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.