|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
страницы:
1
2
3
Текущая страница: 1
|
|
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
Сумской Государственный Университет
Кафедра Автоматики и Промышленной Электроники
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по курсу: «Электронные системы»
по теме: «Проектирование канала сбора аналоговых данных микропроцессорной системы»
ФЗ 51.6.090803.573ПЗ
Руководитель проекта Макаров М. А.
Проектировал студент Река Д. П.
группы ПЭЗ-51
Оценка работы
Члены комиссии:
Сумы 1999
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
ВЫБОР И РАСЧЕТ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ 4
Выбор и расчет структурной схемы аналогового тракта 4
Определение технических требований к функциональным блокам аналогового тракта 5
Выбор и обоснование структурной схемы управляющего тракта 7
Расчет технических требований к функциональным узлам управляющего тракта 8
ВЫБОР И РАСЧЕТ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ 9
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 11
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 12
ВВЕДЕНИЕ
Канал сбора аналоговых данных представляет собой устройство, обеспечивающее преобразование аналогового сигнала в цифровой код. При этом в канале осуществляется усиление, фильтрация и нормирование сигнала, подавление синфазной помехи; производится нелинейная обработка сигнала с целью линеаризации характеристики датчика и приведение аналогового сигнала к виду, пригодному для ввода в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) путем запоминания его мгновенных значений и хранения в течение определенного промежутка времени.
В состав канала сбора аналоговых данных входит также ряд импульсных узлов, которые синхронизируют работу его составных частей и управляют работой АЦП.
АЦП является оконечным узлом проектируемого устройства, и все другие составные функциональные единицы прямо или косвенно обеспечивают его нормальное функционирование.
ВЫБОР И РАСЧЕТ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ
Выбор и расчет структурной схемы аналогового тракта
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 - максимальное значение сигнала на аналоговом входе АЦП, - шкала АЦП.
Максимальная величина ЭДС датчика намного меньше шкалы АЦП, поэтому аналоговый тракт должен обладать коэффициентом усиления не менее чем:
,
где - коэффициент запаса по усилению.
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):
Из задания на проект известна полоса частот спектра полезного сигнала. Это дает возможность сформулировать технические требования к фильтру низких частот по полосе пропускания: граничная частота фильтра , где - верхняя частота спектра сигнала датчика.
В задании на проект не оговорены требования к АЧХ фильтра, поэтому тип фильтра низких частот (ФНЧ) выберем самостоятельно. Для реализации ФНЧ используем RC-фильтр типа Баттерворта 2-го порядка.
Преимущества применения активных RC-фильтров по сравнению с LC-фильтрами очевидны. Это хорошая равномерность АЧХ в полосе пропускания и хорошая скорость спада на переходном участке: практически полная развязка входных и выходных цепей, малые габариты и т.д.
В момент преобразования аналогового сигнала в цифровой код напряжение на входе АЦП должно быть неизменно. Следовательно, в состав аналогового тракта должно входить устройство выборки-хранения, которое периодически запоминает с осреднением мгновенное значение выходного сигнала фильтра низких частот и хранит его в течение времени хранения .
Из задания на проект известно, что требуется преобразовывать сигнал поступающий от 4 датчиков. В связи с этим в структурную схему должен быть включен мультиплексор.
В итоге анализа всего вышесказанного структурная схема может быть представлена так, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1. Структурная схема аналогового тракта
СУ1…4 – согласующие усилители, ФНЧ1…4 – фильтры нижних частот, УВХ1…4 – устройства выборки-хранения, MS – мультиплексор, АЦП – аналого-цифровой преобразователь.
Определение технических требований к функциональным блокам аналогового тракта
Расчет технических требований будем производить в обратном порядке прохождения аналогового сигнала.
В качестве УВХ используем те принцип действия, которых основан на заряде емкости через ключ в течение интервала , выборки и хранения накопленного значения в течение времени после отключения ключа. В качестве ключа используют как биполярные, так и полевые транзисторы. Однако ключи на полевых транзисторах обладают лучшими характеристиками, поэтому их применение предпочтительней.
Основными техническими характеристиками УВХ являются:
Коэффициент передачи в момент окончания выборки
Максимальные значения входного и выходного напряжений.
Входное и выходное сопротивления по аналоговому сигналу.
Относительные ошибки выборки и хранения .
Текущая страница: 1
|
|
|
|
|
 |
Предмет: Физика
Информатика
|
 |
Тема: Проектирование канала сбора аналоговых данных микропроцессорной системы |
 |
Ключевые слова: техника, датчики, канала, системы, Проектирование, аналоговых, схемы, Радиоэлектроника, Радиоэлектроника компьютеры и периферийные устройства, устройства, дифференциальный, Проектирование канала сбора аналоговых данных микропроцессорной системы, компьютеры, електронная техника схемы датчики дифференциальный усилитель АЧХ ФЧХ, усилитель, електронная, данных, микропроцессорной, ФЧХ, периферийные, АЧХ, сбора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
