Техническое задание

Таблица 1. Спроектировать и рассчитать аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с накоплением (АЦП счета), имеющий следующие характеристики:

ВариантВходной сигналВыходной сигналКол-во разрядовМаксимальное время преобразованияИндикация3-20+10ВДвоичный1020 мснет

1.Рассчитать тактовую частоту.

2.Определить ошибку преобразования.

.Разработать полную принципиальную схему АЦП.

.Построить графики.

Введение

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) - устройства, преобразующие входные аналоговые сигналы в соответствующие им цифровые сигналы.

АЦП делятся на последовательные, параллельные и последовательно-параллельные. Последовательные АЦП можно разделить на АЦП счета и АЦП сравнения (поразрядного кодирования). Спроектируем и рассчитаем АЦП счета

Принцип работы АЦП состоит в сравнении входного напряжения , подаваемого на один из входов компаратора, с последовательно нарастающим эталонным напряжением , представляющий собой сумму квантов , которые определяют погрешность преобразования. Ступенчатое напряжение формируется с помощью счетчика и ЦАП. Счетчик последовательно изменяет свое состояние, начиная с момента обнуления , соответствующего началу операции преобразования. Через k шагов в момент времени совпадения эталонного напряжения с входным напряжением (с точностью до уровня квантования ) схема сравнения (компаратор) вырабатывает импульс, останавливающий счетчик путем подачи запирающего сигнала с триггера на схему совпадения, пропускающую на счетчик импульсы тактового генератора. Прохождение импульсов (а, следовательно, и счет) прекращаются. Этот момент времени соответствует окончанию операции преобразования. Погрешность преобразования в такой схеме равна , Диапазон преобразований определяется разрядностью ЦАП, т.к максимально допустимое значение входного напряжения .

1. Расчетная часть

.1 Расчет тактовой частоты

Тактовую частоту можно найти из формулы

,

где - время преобразования, т.е. интервал времени от момента заданного измерения сигнала на входе АЦП до появления соответствующего устойчивого (установившегося) кода на его выходе.

n - количество разрядов,

- тактовая частота.

Таким образом

.2 Определение ошибки преобразования

Ошибку преобразования можно определить из отношения входного напряжения к емкости счетчика :

.3 Расчет параметров электронной цепи

Для того чтобы выбрать стандартные резисторы необходимо кроме величины сопротивления знать еще и мощность, на которое рассчитано сопротивление. Ток возьмем максимально возможным

цифровой преобразователь триггер генератор

2. Разработка полной принципиальной схемы

.1 Выбор стандартных резисторов

В справочнике по резисторам выбираем стандартные резисторы. [1]

Рис. 2-1 Резистор МЛТ типа

Таблица 2

Номинальная мощность, ВтДиапазон номинальных сопротивлений, ОмРазмеры, ммМасса, г, не болееDLld0,1258,2 - 2,26,0200,60,150,258,2 - 3,07,0200,60,25

Резистор типа МЛТ - 0,125 Вт - 3 кОм 10% ГОСТ 7113-66

Резистор типа МЛТ - 0,25 Вт - 10 кОм 10% ГОСТ 7113-66

Резистор типа МЛТ - 0,125 Вт - 390 Ом 10% ГОСТ 7113-66

Резистор типа МЛТ - 0,125 Вт - 180 Ом 10% ГОСТ 7113-66

2.2 Выбор триггера

Микросхема представляет собой два независимых D-триггера, срабатывающих по положительному фронту тактового сигнала. [7]

Рис. 2-2 Микросхема К155ТМ2

.3 Выбор логического элемента И

Микросхема К155ЛИ1 представляет собой четыре логических элемента 2И. [7]

Рис. 2-3 Микросхема К155ЛИ1

.4 Выбор логического элемента И-НЕ

Микросхема К155ЛА3 представляет собой четыре логических элемента 2И-НЕ. [7]

Рис. 2-4 Микросхема К155ЛА3

2.5 Выбор логического элемента НЕ

Микросхема К155ЛН1 представляет собой шесть логических элементов НЕ. [7]

Рис. 2-5 Микросхема К155ЛН1

.6 Выбор счетчика

Микросхема К155ИЕ5 представляет собой двоичный счетчик. Каждая ИС состоит из четырех JK-триггеров, образуя счетчик делитель на 2 и 8. Установочные входы обеспечивают прекращение счета и одновременно возвращают все триггеры в состояние низкого уровня (на входы R0(1) и R0(2) подается высокий уровень). Выход Q1 не соединен с последующими триггерами. Если ИС используется как четырехразрядный двоичный счетчик, то счетные импульсы подаются на С1, а если как трехразрядный - то на вход С2. [4]