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

81668. Творчество А. С. Пушкина в критике разных эпох. Сравнительный типологический анализ статей В. Г. Белинского (8-я, 9-я, из цикла «Сочинения Александра Пушкина»), Д. И. Писарева («Пушкин и Белинский»), Д. С. Мережковского («Пушкин») 39.06 KB
  Пушкина в критике разных эпох. Белинского 8я 9я из цикла Сочинения Александра Пушкина Д. Вообще творчеству Пушкина Белинский посвящает огромное количество критических статей и сочинений. Обратимся к 89 статьям сочинения Александра Пушкина.
81669. Литературно-критическое тв-во Н.В.Гоголя. Типологический анализ одной из статей 40.33 KB
  Статья Плетнева Чичиков или Мертвые души Гоголя опубликованная в июльском номере Современника за 1842 г. Плетнев как и Белинский ставил Гоголя в первый ряд среди современных писателей отмечая удивительную верность автора действительности. В произведениях Гоголя П. Вяземский решительно противился тому что именем Гоголя теоретики натуральной школы пытались придать ей идейную и эстетическую целостность.
81670. Особенности развития литературной критики в 1840-е гг. Литер.критика «Отечественных записок». Славянофильская критика. Литературно-критическая позиция журнала «Современник» 34.72 KB
  Анненков определялись противостоянием двух сформировавшихся на рубеже 1830 1840х годов течений русской общественной мысли западничества и славянофильства. отстаивали необходимость исторического движения России по европейскому пути выдвигали на первый план идею свободы и самоценности человеческой личности подчеркивали исчерпанность тех начал которые составляли основу древнерусской жизни. публиковали свои статьи на страницах Москвитянина Московских литературных и ученых сборниковРусской беседы выступили против перенесения...
81671. Понятие о литературной критике, ее происхождение. Значение термина «критика» 28.26 KB
  Значение термина критика. В широком общекультурном смысле литературная критика обозначение восходящей к глубокой древности филологической рефлексии по поводу любого словесно-организованного текста. В современной западной культуре понятия литературная наука и литературная критика часто совпадают и употребляются на правах синонимов. В специальном литературоведческом смысле закрепленном отечественной гуманитарной традицией литературная критика род литературно-творческой и литературно-коммуникативной деятельности направленной на...
81672. Природа и предмет литературной критики. Взаимодействие критики с различными отраслями искусства и науки. Соотношение критики и литературоведения. Основные функции критики 31.97 KB
  Литературная критика двойственна по своей природе. Литературная критика естественно соотносится со многими областями науки и культуры: с филологией философией историей эстетикой герменевтикой культурологией психологией социологией книговедением с публицистикой и журналистикой с критикой художественное музыкальной театральной с кинокритикой телевизионной критикой и др. Испытывая непосредственное влияние близких или смежных гуманитарных сфер литературная критика в слою очередь способствует их развитию. Литературная критика одна...
81673. Типология литературной критики с точки зрения субъекта критической деятельности 38.99 KB
  Для критики словесного искусства нужны люди которые бы показывали бессмыслицу отыскивания мыслей в художественном произволении м постоянно руководили бы читателем в том бесконечном лабиринте сцеплений в котором и состоит сущность искусства и к тем законам которые служат основанием этих сцеплений. Сопряжение собственного эстетического опыта и литературной неизведанности явленной в оцениваемых словеснохудожественных произведениях одна из постоянно одолеваемых сложностей профессиональной литературной критики. Лидеров профессиональной...
81674. Типология литературной критики с точки зрения ее соотношения с определенными литературными направлениями 33.54 KB
  эстетические взгляды критика; Его соц. Классицистическая критика. Ломоносов Тредиаковский Сумароков Державин Херасков Лукин Плавильщиков Сентименталистская критика.Реакционная критика лагеря официальной народности.
81675. Типология литературной критики с точки зрения метода литературно-критической деятельности 31.86 KB
  эстетические взгляды критика; Его соц. В качестве рабочих определений можно предложить следующие: публицистическая филологическая и философская критика. Публицистическая критика в оценке литературных явлений идет от жизни выясняя в первую очередь их общественное звучание. Такова декабристская критика критика Белинского 1840х годов революционнодемократическая критика шестидесятников народническая марксистская критика.
81676. Типология литературной критики с точки зрения идеологической основы, принципиальных позиций анализа и оценки литературного произведения 36.18 KB
  Достоевского с характерными для неё призывами вернуться к своей почве к народным национальным началам. Достоевского. пример: Статья Михайловскогомарксистская редактора Отечественных записок против Достоевского Жестокий талант 1882 выглядит ясной по мысли политической позиции хотя и односторонней по выводам. Он чутко уловил в 1902 году что звезда Достоевского повидимому вновь загорается.