Анализ поставленной задачи

 

Для обеспечения устойчивости схемы используются конденсаторы С1 и С2. Стабилизированное напряжение будет поступать на входы ЦАП, выполненного на двоично-взвешенных резисторах.

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

 

кОм    (7.9)

 

Примем сопротивление резистора R1 = 5,6 кОм

Рассчитаем мощность резистора R1:

 

мВт    (7.10)

 

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 +1,2–1,7 В

Для получения стабилизированного напряжения +5 В необходимо стабилизировать входное напряжение +15 В, которое поступает со стабилизатора КР142ЕН6А. В качестве стабилизатора был выбран регулировочный стабилизатор типа 142ЕН12А.

 

Параметры стабилизатора напряжения 142ЕН12А

Параметр	Значение
Выходное напряжение, В	1,2. 37
Выходной ток, А	1
Мощность рассеяния, Вт	1
Минимальное падение напряжения, В	3,5
Потребляемый ток, мА	5

 

Для обеспечения устойчивости схемы используются конденсаторы С1 и С2. Стабилизированное напряжение будет поступать на входы АЦП двойного интегрирования, выполненного микросхеме.

Нагрузкой в данном случае является резистивный делитель.

Значение выходного напряжения вычисляется по формуле

 

     (7.11)

 

Значение выходного напряжения не должно превышать 1,999 В.

Тогда минимальное напряжение, которое будет на выходе микросхемы составит 1,2 В.

Рассчитаем значения сопротивлений. Примем значение резистора R2 равным 200 Ом, тогда значение сопротивления резистора при Uвых = 1,9 В составит

 

,      (7.12)

 

Ом.

Примем значение R2 = 47 Ом, тогда выходное напряжение будет равно

 

В    (7.13)

 

Рассчитаем мощность резистора R2:

 

мВт    (7.14)

 

Примем мощность резистора Р равной 0,25 Вт.

Выберем сопротивление R2 – СП3–41–0,25 Вт – 47 Ом ± 10%.

 

мВт    (7.15)

 

Примем мощность резистора Р равной 0,125 Вт.

Выберем сопротивление R1 – С2–33Н – 0,125 Вт – 200 Ом ± 5%.

Выберем конденсатор С1 – К53–14А-20В – 10 мкФ ± 20%.

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

Выберем диод типа КД522.

 

Расчет параметров и выбор элементов силовой части

 

Для питания микросхем и узлов устройства необходимо обеспечить стабилизованное напряжение. Напряжение, которое необходимо стабилизировать будет поступать с выпрямителя переменного напряжения 220 В.

Для расчета трансформатора необходимы начальные условия, а именно

– выходное напряжение Uвых=18 В

– ток нагрузки 1 А

Расчет трансформатора:

 

 А,        (7.16)

В      (7.17)

 Вт     (7.18)

 

где I2тр – ток вторичной обмотки трансформатора;

U2тр = 12,72В - напряжение вторичной обмотки трансформатора;

P2тр – мощность трансформатора.

 

 

А     (7.19)

 

Рассчитаем коэффициент трансформации:

Выберем тороидальный трансформатор типа ТТП-15.

Критерии для выбора диодов в выпрямителе:

IVD = 1A;

Uобр = 60В;

Выберем диодный блок VD1-VD4 – КЦ405Е с параметрами:

Uобр = 100В;

IVD = 1A.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Листинг программного кода

 

#include "MCP3202.h" 

 

//----------------------------------------------------------

// Чтение аналоговых  данных из ADC MCP3202 через программый

// SPI. Подпрограмма  не требует предварительной 

// инициализации  портов для работы с ножками SPI.

// Режим MCP3202: недифференциальный (Single end, 2 канала),

// старший бит  идет первым (MSB first).

// Входной параметр channel задает канал: 0 канал с ножки 2,

// 1 канал с ножки 3.

//----------------------------------------------------------

unsigned int ReadMCP3202ADC (unsigned char channel)

{

   unsigned char i,k;

   unsigned int AdcResult;  // 12 бит 

 

   //настройка DO как входа без pullup

   DDRC  &= ~(1<<ADC_DO);

   PORTC &= ~(1<<ADC_DO);

   //остальные ножки как выходы, у CLK начальное состояние 0,

   // у CS и DI начальное состояние 1.

   DDRB  |= ((1<<ADC_CS)|(1<<ADC_CLK)|(1<<ADC_DI));

   PORTB |= ((1<<ADC_CS)|(0<<ADC_CLK)|(1<<ADC_DI)); 

 

   //ADC_CS=0 активируем выборку чипа

   PORTB &= ~(1<<ADC_CS);

   k++;k++;                       // задержка около 2 мкс 

 

   #define CMD_BIT_START 0x08

   #define CMD_BIT_SGL 0x04

   #define CMD_BIT_MSBF 0x01 

 

   channel <<= 1;

   channel |= (CMD_BIT_START | CMD_BIT_SGL | CMD_BIT_MSBF);

   ////////////////////////////////////////////////////

   // передаем 4 бита команды, старший бит идет первым

   for(i=0; i< 4;i++)

   {

      PORTB = ((channel & 0x08) != 0) ?

              PORTB |  (1<<ADC_DI) :

              PORTB & ~(1<<ADC_DI);

      channel <<= 1;

      PORTB |= (1 << ADC_CLK);    //ADC_CLK=1

      k++;k++;                    // задержка около 2 мкс

      PORTB &= ~(1 << ADC_CLK);   //ADC_CLK=0

   } 

 

   k++;k++;                       // задержка около 2 мкс

   PORTB |= (1 << ADC_CLK);       //ADC_CLK=1

   k++;k++;                       // задержка около 2 мкс

   PORTB &= ~(1 << ADC_CLK);      //ADC_CLK=0

   k++;k++;                       // задержка около 2 мкс 

 

   ////////////////////////////////////////////////////

   // чтение 12 бит результата ADC, старший бит первый

   AdcResult=0;

   for(i=0;i<12;i++)

   {

      PORTB |= (1 << ADC_CLK);    //ADC_CLK=1

      k++;k++;                    // задержка около 2 мкс

      AdcResult<<=1;

      if (PINC & (1 << ADC_DO))

         AdcResult |= 1;

      PORTB &= ~(1 << ADC_CLK);   //ADC_CLK=0

      k++;k++;                    // задержка около 2 мкс

   }

   PORTB |= ((1 << ADC_CS)|(0 << ADC_CLK)|(1 << ADC_DI));

   return(AdcResult);

}

 

 

 

 

 

 

 

 

Принципиальная схема

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В результате проделанной работы были разработаны принципиальная схема проектирования, источник питания собственных нужд, разработаны программы исследования АЦП и ЦАП, а также таблицы для выполнения проектных работ. Произведен сравнительный анализ преобразователей в интегральном исполнении и преобразователей аналогового исполнения. Рассмотрены основные типы и разновидности источников питания и стабилизаторов напряжения. В соответствии с техническим заданием были выбраны и рассчитаны преобразователь с двоично-взешенными резисторами, кодоуправляемый делитель напряжения и АЦП, выполненный на ИМС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

 

 

1 Волович Г. И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств.– М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2009

2Дерябина Е. В. Организация и планирование производства: Учебное пособие.– Томск: ТМЦДО, 2010

3 Герасимов В.М., Скворцов В.А. Электронные цепи и микросхемотехника. Часть 2. Учебное пособие– Томск: Изд-во Томск,2009

4 Никамкин В.А. Аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи. Справочник. – СПб.: КОРОНА-принт, 2010

5 Семенов В. Д., Мишуров В. С. Основы преобразовательной техники: Учебное пособие.– Томск: ТМЦДО,2010