Расчет схемы автоматической установки нуля (САУН)

Введение

Многоканальный генератор импульсных сигналов (МГИС) может использоваться при регулировке и настройке различных радиоэлектронных устройств. Он часто имеет применение в телемеханике, современных электронных и радиотехнических приборах и системах.

В курсовом проекте согласно техническому заданию требуется разработать схему МГИС в двух вариантах.

В первом варианте необходимо создать 4 выходных канала: аналоговый и 3 цифровых (ТТЛ, КМОПТЛ, ЭСЛ). Реализовать их нужно на логических ИМС серии 155, при этом максимальное число корпусов без учета операционного усилителя (ОУ) и ПУ ЭСЛ - 6 штук.

Во втором варианте выходной канал один: ТТЛ - канал. Схема управления без буферных элементов на любых ИМС, максимальное число корпусов - 4. ИМС 155РЕ3 не применять.

В обоих вариантах задаются 2 режима работы: ручной и автоматический. В любом режиме первый запуск - от кнопки. Переключение режимов производится с помощью тумблера.

1. Исходные данные

Нормированные амплитуды и длительности импульсов аналогового канала:

Рис.1. Временная диаграмма выхода аналогового канала

Рис.2. Временная диаграмма выхода ТТЛ канала

2. Часть I. Малая степень интеграции

2.1. Разработка функциональной схемы 1-го варианта

При включении питания RS триггер (элементы DD1.1 и DD1.2) находится в нулевом состоянии, т.к. схема автоматической установки нуля подаёт на вход R триггера уровень логического нуля. На входе генератора логический “0”, что запрещает его работу.

При нажатии на кнопку “пуск”, формируется короткий нулевой импульс и на инверсном выходе DD1.1 формируется уровень логической единицы, которая запускает генератор, импульс которого поступает на вход первого ФКИ.

Необходимые импульсы (с выходов 1,2,3,4,5) поступают на устройство формирования сигналов (УФС), где преобразуются в аналоговый сигнал, ТТЛ, ЭСЛ и КМОП логику.

Преобразование в аналоговый сигнал производится сумматором-вычитателем на операционном усилителе DA1.

МГИС имеет возможность работать в двух режимах: автоматическом и ручном.

2.2 Расчет элементов схемы первого варианта

Расчет схемы автоматической установки нуля (САУН)

САУН необходима для установки схемы в исходное состояние при включении питания.

Рис.3. Схема автоматической установки нуля

_. = (5 10)мс

= 10мс

принимаем

, следовательно

2.2.2. Расчет схемы устранения дребезга контактов (СУДК)
При нажатии кнопки SB "Пуск" формируется короткий нулевой импульс длительностью 1 мкс.

Рис.4. Схема устранения дребезга контактов

примем

Расчет кварцевого генератора

Генератор вырабатывает меандр

длительностью 200мкс.

Т=200 мкс

t_{и 1}=t_{и 2}=100 мкс

Е_п = 5 В

R_вых⁰=8.2 Ом

R_вх¹=50 кОм

Рис.5. Кварцевый генератор

Из вышеприведённого соотношения R выбирается 20 кОм. => R₇=R₈=20кОм

t_и1 = t_и2 =C*R*ln(Eп/(Еп-Uпор))

t_{и 1}=0.33×C×R

C₃ = C = 15.152 нФ.

C₃ (Е24) = 15 нФ.

Частота кварца ZQ равна:

Т= t_и1 + t_и2=200 мкс.

Кварц выбирается частотой 5 кГц. => f=5 кГц.

R₇=20кОм, R₈=20 кОм, С₃=15 нФ.

Расчет вилки на резистор в КМОП-канале:

Для формирования КМОП-канала используется ИМС 155ЛН5 с К_{раз max}= 25.

I_{вых max}⁰= 1.6 мА; К_{раз факт} = 100; Е_п = +10 В; U_вх⁰ ≤ 1.5 В; U_вх¹ ≥ 8.5 В

U_вых¹ ≈8.5 В, I_вх⁰ ≤0.2 мкА; I_вх¹≥ 0.5 мкА.

250.125 Ом ≤R₃₁≤ 30000 Ом

R₃ = 10 кОм.

Расчеты ФКИ

Используем общую схему ФКИ

ФКИ2:155 ЛЛ1 заряд

tивх = 100мкс

tивых = 30мкс

tпвх = 100мкс

Еп = 5В, Еп_min = 4,75В, Еп_маx = 5,25В.

Uпор = 1.4В, Uпор_min = 0.8В, Uпор_max = 2В.

Рассчитываем промежуточный коэффициент a:

a = tи_вых/tп_вх = 30/100=0,3

Принимаем R₁₅=1,5 кОм.

Рассчитываем диапазон допустимых значений для R₁₆:

Еп/(R₁₅½½R₁₆)£I⁰ _{вых max инв} , R₁₆ £ R₁₅/(8,95a-1), где I⁰ _{вых max инв} = к_раз I⁰ _вх к_раз = 10. I⁰ _вх=1.6 mA

0,47 кОм £ R₁₆£0,91 кОм.

Выбираем номинал R₁₆ и рассчитать С₇ так, чтобы обеспечить минимальное отклонение расчетного и заданного значений tи_вых:

tивых = C₇(R₁₅+R₁₆)ln[Еп / (Еп - Uпор)],

Принимаем R₁₆ = 0,68 кОм.

C₇ = 30/[(1,5 + 0,68)*0,3285] =41,88 нФ => Е24 С₇ = 43 нФ

t_восст = С₇R₁₆ln19 £ tп_вх

t_восст = 43*0,68*2.94=85,966 мкс £ tп_вх=100 мкс

tи _{вых max} = 1.21C₇(R₁₅+R₁₆)*ln(Еп_мin / (Еп_мin -Uпор_max)) = 62,044 мкс.

tи _{вых min} = 0.81C₇R₁₆ln(Еп_max /(Еп_мax -Uпор_min)) = 12,528 мкс.

R₁₅=1,5кОм, R₁₆=0,68 кОм, С₇=43 нФ.

Одновибратор: 155 ЛА3

Импульс формируется на заряде емкости.

R⁰_вх =2,6 кОм

R¹_вых=650 кОм

Еп=5В

Uпор=1,4В

В одновибраторе используется подстроечный резистор, который придаёт одновибратору стабильность, номинал резистора выбирается из «вилки»:

252,78kOм ≤ R₁₃ ≤ 1.011kОм

выбираем R₁₃=1kОм

t_{и вых}=С₈*(R₁₃+ R¹_вых)*ln[(Eп/Uпор)*(R₁₃/(R₁₃+ R¹_вых))] =>

C₈=39,253 нФ => 39нФ

R₁₄=1 kОм С₈=39 нФ.

Расчет и выбор ОУ.

Для расчета “сумматора-вычитателя” рассчитаем коэффициенты суммирования.

Составим систему из шести уравнений с шестью неизвестными и решим ее.

2,4а₁+0,4а₂+0,4а₃+0,4а₄+0,4а₅+5а_к = 6 а_к =-0,656,

0,4а₁+2,4а₂+2,4а₁+2,4а₄+0,4а₅+5а_к = 4,8 а₁ = 3,

0,4а₁+0,4а₂+2,4а₃+2,4а₄+0,4а₅+5а_к = 6,4 а₂ = -0,8,

0,4а₁+0,4а₂+0,4а₃+2,4а₄+0,4а₅+5а_к = -5,2 а₃ = 5,8,

0,4а₁+0,4а₂+0,4а₃+0,4а₄+2,4а₅+5а_к = 5,6 а₄ = -2,6,

0,4а₁+0,4а₂+0,4а₃+0,4а₄+0,4а₅+5а_к = 0 а₅ = 2,8.

ППЗУ

Используется ППЗУ 556РТ11.

Матрица прошивки ППЗУ 556 РТ11:

Неиспользованные адресные входы подсоединены к «земле».

3.3. Временные диаграммы МГИС средней степени интеграции

Заключение

В курсовом проекте были разработаны два варианта многоканального генератора импульсных сигналов. Оба устройства удовлетворяют условиям технического задания.

Многоканальный генератор импульсных сигналов может использоваться в современных электронных системах. Возможность подключения к генератору, выполненного на элементах малой степени интеграции, устройств с различной логикой (ТТЛ, КМОП, ЭСЛ), расширяет область его применения. Генератор на элементах высокой степени интеграции являет собой решение формирования импульсных сигналов при малой элементной базе и с возможностью задания большого количества возможных вариантов получаемых сигналов.

Функциональная схема 1го варианта

Здесь принципиальная

Введение

Многоканальный генератор импульсных сигналов (МГИС) может использоваться при регулировке и настройке различных радиоэлектронных устройств. Он часто имеет применение в телемеханике, современных электронных и радиотехнических приборах и системах.

В курсовом проекте согласно техническому заданию требуется разработать схему МГИС в двух вариантах.

В первом варианте необходимо создать 4 выходных канала: аналоговый и 3 цифровых (ТТЛ, КМОПТЛ, ЭСЛ). Реализовать их нужно на логических ИМС серии 155, при этом максимальное число корпусов без учета операционного усилителя (ОУ) и ПУ ЭСЛ - 6 штук.

Во втором варианте выходной канал один: ТТЛ - канал. Схема управления без буферных элементов на любых ИМС, максимальное число корпусов - 4. ИМС 155РЕ3 не применять.

В обоих вариантах задаются 2 режима работы: ручной и автоматический. В любом режиме первый запуск - от кнопки. Переключение режимов производится с помощью тумблера.

1. Исходные данные

Нормированные амплитуды и длительности импульсов аналогового канала:

Рис.1. Временная диаграмма выхода аналогового канала

Рис.2. Временная диаграмма выхода ТТЛ канала

2. Часть I. Малая степень интеграции

2.1. Разработка функциональной схемы 1-го варианта

При включении питания RS триггер (элементы DD1.1 и DD1.2) находится в нулевом состоянии, т.к. схема автоматической установки нуля подаёт на вход R триггера уровень логического нуля. На входе генератора логический “0”, что запрещает его работу.

При нажатии на кнопку “пуск”, формируется короткий нулевой импульс и на инверсном выходе DD1.1 формируется уровень логической единицы, которая запускает генератор, импульс которого поступает на вход первого ФКИ.

Необходимые импульсы (с выходов 1,2,3,4,5) поступают на устройство формирования сигналов (УФС), где преобразуются в аналоговый сигнал, ТТЛ, ЭСЛ и КМОП логику.

Преобразование в аналоговый сигнал производится сумматором-вычитателем на операционном усилителе DA1.

МГИС имеет возможность работать в двух режимах: автоматическом и ручном.

2.2 Расчет элементов схемы первого варианта

Расчет схемы автоматической установки нуля (САУН)

САУН необходима для установки схемы в исходное состояние при включении питания.

Рис.3. Схема автоматической установки нуля

_. = (5 10)мс

= 10мс

принимаем

, следовательно

2.2.2. Расчет схемы устранения дребезга контактов (СУДК)
При нажатии кнопки SB "Пуск" формируется короткий нулевой импульс длительностью 1 мкс.

Рис.4. Схема устранения дребезга контактов

примем

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: