49490

Расчет компаратора для однополярных напряжений с гистерезисной характеристикой

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Сравниваемые напряжения подаются на оба входа одновременно. В исходном состоянии Uх = 0 поэтому состояние выхода схемы определяется Uоп , т.е. получаем высокий уровень в точке С и низкий уровень на выходе схемы. Потенциал точки В будет равен потенциалу верхней точки срабатывания (считая, что операционный усилитель (ОУ) идеальный)

Русский

2013-12-28

1.4 MB

21 чел.

Министерство науки, высшей школы

и технической политики Российской Федерации

Ижевский Государственный Технический университет

Кафедра вычислительной техники

Пояснительная записка

к курсовой работе по схемотехники

АЦУ

Расчет компаратора для однополярных

напряжений с гистерезисной характеристикой

г. Ижевск 2002

Содержание

1. Исходное задание     

2. Анализ технического задания     

3. Описание принципа работы схемы   

4. Расчет схемы    

5. Расчет температурной стабильности схемы 

6. Расчет точности параметров устройства или его частей 

7. Принципиальная электрическая схема устройства и перечень элементов

8. Описание принципа работы микросхемы


Исходное задание

Вариант 6-3-22

Часть I.

Компаратора для однополярных напряжений с гистерезисной характеристикой

Uв.т.с. , В

Uн.т.с. , В

Uвых.max , В

Tокр.ср., С

Rэкв. , кОм

3,4

2,6

12

40

12

Rэкв.  – суммарное сопротивление, включенное между входами ОУ и общей шиной.

Часть II.

Микросхема К572ПВ7

 

Анализ технического задания

Транзистор выберем K315А с параметрами =55, Iк0 = 1мкА (обратный ток коллектора) и Iкmax = 100 мА. Напряжение Еоп = 15В. Диод выбираем исходя из напряжения пробоя. Подходящим является КД522А.  

Выбор ОУ производится исходя из значений Tокр.ср.   и Uвых.max. Подходящим оказался высокочастотный ОУ типа А709 с относительно небольшим быстродействием. Этот ОУ обладает большим входным сопротивлением, большим коэффициентом усиления, линейной передаточной характеристикой.

Параметры ОУ типа А709:

Параметры

А709

Коэффициент усиления Ku B/мВ

45

Входное дифференциальное сопротивление Rвх.д, кОм

400

Входное напряжение смещения нуля Uсм0, мВ

1.0

Разность входных токов Iвх, нА

50

Амплитуда выходного сигнала Uвх, В

12

Номиналы напряжений питания E+k, E-k, В

15

Принцип  работы схемы

 Компаратор предназначен для сравнения двух аналоговых сигналов. Один из сигналов опорный (Uоп), а другой измеряемый (Uх). В момент, когда Uоп=Uх компаратор резко меняет состояние Uвых. Если уровень Uвых компаратора будет соответствовать напряжению логических уровней цифровых интегральных схем, то  компаратор – одноразрядный АЦП.

Для повышения помехоустойчивости в работу компаратора вводят гистерезис. Это несколько снижает точность сравнения, однако делает ее невосприимчивой к шумам и помехам. Гистерезис достигается путем включения более высокого Uоп, Uх изменяется от меньшего к большему  по сравнению с Uоп, используемый, когда Uх  изменяется от высокого к низкому уровню.  

При этом высокое Uоп называется Uв.т.с , низкое Uн.т.с. Это достигается путем положительной обратной связи (ОС ).

Для получения на выходе схемы цифровых уровней U1 и U0 (соответствующих логической единицы и логическому нулю) в нее вводят согласующий элемент (СЭ) в виде диодного ограничителя  и транзисторного ключа.  

Сравниваемые напряжения подаются на оба входа одновременно. В исходном состоянии  Uх  = 0 поэтому состояние выхода схемы определяется Uоп , т.е. получаем высокий уровень в точке С и низкий уровень на выходе схемы. Потенциал точки В будет равен потенциалу верхней точки срабатывания (считая, что операционный усилитель (ОУ) идеальный):

В t1 Uх  Uв.т.с – схема переключается, потому что меняется полярность дифференциального напряжения. Одновременно за счет действия положительной ОС меняется напряжения Uв и равно Uн.т.с:

          При этом  на выходе схемы будет высокий уровень.

В t2  Uх  Uн.т.с . Сразу же за счет действия положительной ОС напряжение в точке В поменяется на  Uв.т.с , а на выходе схемы будет низкий уровень, потому что транзистор будет в режиме насыщения. Аналогично переключение в t3 и т.д.

Исходя из выше сказанного, нарисуем гистерезисную характеристику схемы.

Расчет схемы

;

;

Выберем:

 

Пересчитаем Uв.т.с. и Uн.т.с для реальных номиналов резисторов (используя стандартный ряд E12).

Расчет согласующего элемента:

Т.к. необходимо получить на выходе схемы напряжение максимальное значение, которого равно 12В. Тогда для расчета Rк рассмотрим случай, когда транзистор VT1 находится в режиме насыщения. Для расчета зададимся значением IКН равным 10мА. Исходя их этого получаем, что Rк  равно:

 Определим значение тока базы IБ в режиме насыщения. Используя значение тока коллектора насыщения и среднее значение коэффициента усиления тока базы, получаем:

 Исходя из этого, рассчитаем значение номинала резистора R4 по формуле:

  Выбирая из стандартного ряда номиналов, получаем что:

R3 = 15 кОм, R4 =75кОм+

Покажем гистерезисную характеристику на выходе операционного усилителя и на выходе схемы:

   

Расчет точности параметров устройства или его частей.

Вычислим абсолютное значение систематической ошибки, вызванную конечностью  величин Ku и Rвх.д:

Вычислим относительную величину составляющей систематической ошибки, вызванной конечностью величин  Ku и Rвх.д:

Найдем составляющие систематической ошибки, вызванной смещения нулевого уровня.

Систематическая составляющая ошибки смещения, приведенная к входу. Определяет абсолютную величину смещения.

Относительная величина составляющей системной ошибки, обусловленной смещением нулевого уровня компаратора.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

32477. Глазури кракле 12.26 KB
  Глазури кракле. Состав глазури в в. После обжига глазурованных изделий при температуре 1000 С их покрывают тонким слоем той же глазури и вновь обжигают но уже в восстановительном пламени сильном в начальном периоде обжига. Преднамеренно получаемый равномерный цек вследствие слишком большого коэффициента термического расширения глазури по сравнению с коэффициентом расширения черепка и таким образом изза возникновения больших напряжений может создать красивую сетку трещин на поверхности глазури; этот эффект носит название к р а к л е.
32478. Основные процессы керамического производства 59.88 KB
  К основным производственным процессам относятся: подготовка сырьевых материалов для керамической массы и глазури; приготовление керамической массы и глазури; формование керамических изделий; сушка отформованных полуфабрикатов; обжиг; обработка керамических изделий. К ним относятся: приготовление эмалей глазурей красок ангобов огнеприпасов для обжига изделий изготовление пористых форм для формования изделий. Многие физикомеханические свойства масс полуфабрикатов и готовых изделий в значительной степени формируются еще на...
32479. Приготовление керамических масс 11.67 KB
  В кустарном производстве для приготовления керамической массы применяется отмученная тонкая глина с отощителем в виде шамота. В специальную емкость шамот и глина высушенная до воздушносухого состояния и размером с грецкий орех укладываются послойно. Глина перед употреблением должна быть выдержана в сухом прохладном месте 34 месяца что позволяет глине принять однородность завершить все физикохимические процессы улетучивается воздух. Глиномялка Приготовление глиняной массы для глазурованных изделий Здесь применяется тонкая отмученная...
32480. ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТЫ С ТЕКСТОВЫМ РЕДАКТОРОМ 76.5 KB
  Теория и методика обучения информатики ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТЫ С ТЕКСТОВЫМ РЕДАКТОРОМ Данная тема является как правило первой изучаемой в базовом курсе относящейся к содержательной линии Информационные технологии. К теоретическим основам компьютерных технологий работы с текстом относятся вопросы кодирования текстовой информации. В рамках данной темы ученики должны не только развить практические навыки работы с различными аппаратными компонентами ЭВМ но и углубить свои знания об их устройстве о принципах их работы. Компьютер на котором...
32481. ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТЫ С ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ 59.5 KB
  Режимы ГР определяют возможные действия пользователя а также команды которые пользователь может отдавать редактору в данном режиме. В этом режиме можно выполнять команды записи рисунка на диск считывания рисунка с диска вывода рисунка на печать работы со сканером. В систему команд входят: команды выбора инструмента; команды настройки инструмента ширина линий шрифт букв; команды выбора цветов; команды масштабирования рисунка; команды работы с буфером обмена вырезать копировать вставить; команды манипулирования с...
32482. ТЕХНОЛОГИИ РАБОТЫ С ЭЛЕКТРОННЫМИ ТАБЛИЦАМИ 91.5 KB
  Использование электронной таблицы в качестве базы данных. Важным элементом электронной таблицы является табличный курсор прямоугольник выделенный цветом или рамкой. Ячейка таблицы которую в данный момент занимает курсор называется текущей ячейкой. Строка подсказки используется для вывода сообщений подсказывающих пользователю возможные действия при данном состоянии таблицы.
32483. ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТЫ С БАЗАМИ ДАННЫХ 67.5 KB
  Теория и методика обучения информатики ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТЫ С БАЗАМИ ДАННЫХ Области применения. Классификация баз данных. Классификация по способу хранения данных делит БД на централизованные и распределенные. По структуре организации данных говорят о трех способах организации данных: табличном иерархическом и сетевом.
32484. Особенности предпрофильной подготовки и профильного обучения информатике 115.5 KB
  В 9 классе познавательные способности учащихся дифференцируются начинается профилизация. Это позволило бы объективно оценить уровень готовности учащихся к продолжению образования по тому или иному профилю а также создать основу для внедрения в массовую практику механизмов рационального и прозрачного конкурсного набора в старшую профильную школу...