Анализ поставленной задачи

 

Таблица 2.1 – Коды

Аналоговое напряжение, мВ	Однополярные коды
	Прямой двоичный код	Двоично-десятичный типа 8–4–2–1
0…128	000	0001	0010	1000
128…256	001	0010	0101	0110
256…384	010	0011	1000	0100
384…512	011	0101	0001	0010
512…640	100	0110	0100	0000
640…768	101	0111	0110	1000
768…896	110	1000	1001	0110
896…1024	111	Свыше 0,999 недопустимо
Аналоговое напряжение, мВ	Биполярные коды
	Двоичный со смещением		С дополнением до 1
-512… – 384	000		100
-384… – 256	001		101
-256… – 128	010		110
-128…0	011		111
0…128	100		000
+128…+256	101		001
+256…+384	110		010
+384…+512	111		011
Аналоговое напряжение, мВ	Биполярные коды
	С дополнением до 2		Грея
-576… – 448	100		000
Аналоговое напряжение, мВ	Биполярные коды
	С дополнением до 2		Грея
-448… – 320	101		001
-320… – 192	110		011
-192… – 64	111		010
-64…+64	000		110
+64…+192	001		111
+192…+320	010		101
+320…+448	011		100

 

Существует множество уровней напряжения и допустимых токов возбуждения, соответствующих логическому «0» и логической «1». Наличие этого множества является результатом исторических компромиссов между требованиями, предъявляемыми к быстродействию, достоверному различению состояний логических схем, усложнению электрических схем, нагрузочной способности по выходу, и ограничениями, связанными с технологией изготовления схем.

Обычно в АЦП и ЦАП используют один из стандартных кодов, представленных в таблице 2.2.

 

Таблица 2.2 – Коды, используемые в АЦП и ЦАП

ЦАП	АЦП
Однополярные коды
Прямой двоичный	Прямой двоичный
Двоично-кодированный десятичный	Двоично-кодированный десятичный
Дополнительный двоичный	Прямой двоичный при инверсии аналогового сигнала
Дополнительный двоично-кодированный десятичный	Двоично-кодированный десятичный при инверсии аналогового сигнала
Биполярные коды
Окончание таблицы 2.2
Биполярные коды
Двоичный со смещением	Двоичный со смещением
Дополнительный двоичный со смещением	Двоичный с дополнением до 2
Двоичный с дополнением до 2	Двоичный со смещением при инверсии аналогового сигнала
	Двоичный с дополнением до 2 при инверсии аналогового сигнала
	Знак – двоичный код модуля числа
	Знак – двоично-кодированный десятичный код модуля числа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Проектирование программной конфигурации

 

Необходимое напряжение, которое нужно будет стабилизировать, будет поступать с выпрямителя, который работает от переменного сетевого напряжения 220 В.

Для питания операционных усилителей, собранных на микросхеме, необходимо использовать двуполярное напряжение номиналом плюс 15 и минус 15 вольт и током, не превышающим ток потребления операционного усилителя. Это напряжение необходимо стабилизировать. В качестве операционного усилителя был выбран операционный усилитель типа LM324 (отечественный аналог – 1401УД2).

Также необходимо обеспечить двуполярное напряжение ±5 В с соответствующим током потребления для питания АЦП двойного интегрирования, собранного на микросхеме. Для исследования АЦП двойного интегрирования необходимо будет подавать на вход микросхемы исследуемое напряжение. Это напряжение колеблется в пределах от 1.2 В до 1.7 В. Для получения этого напряжения будем использовать регулируемый стабилизатор напряжения типа КР142ЕН12А.

 

Расчет параметров и выбор элементов стабилизатора на ±15 В

Для случаев, когда требуется два симметричных относительно общей точки стабилизированных напряжения (например, ±15 В) выпускаются ИМС, содержащие два стабилизатора – на положительное и отрицательное напряжение, например NE5554 (отечественный аналог – КР142ЕН6).

 

Параметры стабилизаторы напряжения КР142ЕН6А

Параметр	Значение
Выходное напряжение, В	±15
Точность, %	3
Выходной ток, А	0,2
Мощность рассеяния, Вт	2
Коэффициент стабилизации	100
Выходное сопротивление, Ом	0,5
Минимальное падение напряжения, В	2,5
Потребляемый ток, мА	8,5
Средний ТКН, %/°С	0,007
Входное напряжение, не более В	±32

 

Напряжение на вход стабилизатора будет подаваться с выпрямителя, причем напряжение должно быть на 2,5 В больше напряжения, которое необходимо будет стабилизировать. Это связано с тем, что падение напряжения на микросхеме составляет 2,5 В.

Стабилизированное напряжение будет подаваться на входы других стабилизаторов напряжения, поэтому рассчитаем необходимый ток нагрузки. Ток нагрузки будет служить током потребления для микросхем, которые будут присоединены к этому стабилизатору. Для питания других микросхем достаточно будет тока нагрузки равного 100 мА.

Исходя из вышесказанного, рассчитаем сопротивление нагрузки:

 

,       (7.1)

Ом

Рассчитаем мощность резистора R1:

 

Вт    (7.2)

 

Примем мощность резистора Р равной 2 Вт.

Выберем сопротивление R1 – С2–33Н-2 Вт – 150 Ом ±5%.

Значение сопротивления будет таким же что и значение сопротивления R1.

Выберем сопротивление R2 – С2–33Н-2 Вт – 150 Ом ± 5%.

Конденсаторы С1-С6 используются для обеспечения устойчивости работы ИС: Cl, C2 – не менее 2.2 мкФ для танталовых и не менее 10 мкФ для алюминиевых оксидных конденсаторов; С5, С6 – 1.0 мкФ для танталовых и 10 мкФ для алюминиевых, монтаж их не далее 70 мм от ИС. СЗ, С4 – керамические 0.001–0.2 мкФ.

Выберем конденсаторы С1 и С2:

Выберем конденсатор С1 – К50–16–25В – 47мкФ ± 20%.

Выберем конденсатор С2 – К50–16–25В – 47мкФ ± 20%.

Выберем конденсаторы С3 и С4:

Выберем конденсатор С3 – К10–17-П33 – 1200мкФ ± 5%.

Выберем конденсатор С4 – К10–17-П33 – 1200мкФ ± 5%.

Выберем конденсаторы С5 и С6:

Выберем конденсатор С5 – К50–16–25В – 10мкФ ± 20%.

Выберем конденсатор С6 – К50–16–25В – 10мкФ ± 20%.

 

Расчет параметров и выбор элементов стабилизатора на +9 В

Для получения стабилизированного напряжения +9 В необходимо стабилизировать входное напряжение +15 В, которое поступает со стабилизатора КР142ЕН6А. В качестве стабилизатора на +9 В был выбран стабилизатор типа LM317.

Для обеспечения устойчивости схемы используются конденсаторы С1 и С2. Стабилизированное напряжение будет поступать на входы питания микросхемы АЦП двойного интегрирования.

Максимальный необходимый ток для питания микросхемы составляет 1,8 мА.

Найдем выходное напряжение:

 

,

 

В.

Рассчитаем мощность резистора R2:

 

Вт    (7.3)

 

Примем мощность резистора Р равной 0,125 Вт.

Выберем сопротивление R2 – С2–33Н – 0,125 Вт – 39 Ом ± 5%.

Рассчитаем мощность резистора R1:

 

мВт    (7.4)

 

Примем мощность резистора Р равной 0,125 Вт.

Выберем сопротивление R1 – С2–33Н – 0,125 Вт – 240 Ом ± 5%.

Найдем сопротивление нагрузки R3 на ток потребления 1,6 мА:

 

кОм     (7.5)

 

Примем сопротивление резистора R3 = 5,6 кОм

Рассчитаем мощность резистора R3:

 

мВт    (7.6)

 

Примем мощность резистора Р равной 0,125 Вт.

Выберем сопротивление R3 – С2–33Н – 0,125 Вт – 5,6 кОм ± 5%.

Выберем конденсаторы С1 и С2:

Выберем конденсатор С1 – К50–16–25В – 10мкФ ± 20%.

Выберем конденсатор С2 – К50–16–25В – 10мкФ ± 20%.

 

Расчет параметров и выбор элементов стабилизатора на -9 В

Для получения стабилизированного напряжения -9 В необходимо стабилизировать входное напряжение -15 В, которое поступает со стабилизатора КР142ЕН6А. В качестве стабилизатора на -9 В был выбран стабилизатор типа L79L09C (отечественный аналог КР1168ЕН9А). Параметры стабилизатора приведены в таблице 7.3.

 

Параметры стабилизатора напряжения L79L09C

Параметр	Значение
Выходное напряжение, номинальное В	-9
Выходной ток, А	0,1
Окончание таблицы 10.3
Параметр	Значение
Мощность рассеяния, Вт	0,5
Выходное сопротивление, Ом	0,6
Минимальное падение напряжения, В	1,7
Потребляемый ток, мА	5
Входное напряжение, не более В	-30

 

Для обеспечения устойчивости схемы используются конденсаторы С1 и С2. Стабилизированное напряжение будет поступать на входы питания микросхемы АЦП двойного интегрирования.

Максимальный необходимый ток для питания микросхемы составляет 1,8 мА.

Найдем сопротивление нагрузки R1 на ток потребления 1,6 мА:

 

кОм    (7.7)

Примем сопротивление резистора R1 = 5,6 кОм

Рассчитаем мощность резистора R1:

 

мВт    (7.8)

 

Примем мощность резистора Р равной 2 Вт.

Выберем сопротивление R1 – С2–33Н – 0,125 Вт – 5,6 кОм ± 5%.

Выберем конденсатор С1 – К53–14–25В – 0,1 мкФ ± 20%.

Выберем конденсатор С2 – К53–14–10В – 10 мкФ ± 20%.

 

Расчет параметров и выбор элементов стабилизатора на +5 В

Для получения стабилизированного напряжения +5 В необходимо стабилизировать входное напряжение +15 В, которое поступает со стабилизатора КР142ЕН6А. В качестве стабилизатора на +5 В был выбран стабилизатор типа LM78L05. Параметры стабилизатора приведены в таблице 10.4.

 

Параметры стабилизатора напряжения LM78L05

Параметр	Значение
Выходное напряжение, номинальное В	5
Выходной ток, А	0,1
Мощность рассеяния, Вт	0,5
Минимальное падение напряжения, В	1,7
Потребляемый ток, мА	5
Входное напряжение, не более В	-30