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

66409. ЗАХОДИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ АДМІНІСТРАТИВНО-ДЕЛІКТНОГО ПРОВАДЖЕННЯ 165 KB
  Актуальність теми. Вирішальна роль у протидії протиправним вчинкам належить державі, яка має спеціальний апарат примусу. Правові норми визначають, в яких випадках публічні органи управління можуть застосовувати заходи адміністративного припинення...
66410. ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ РОЗРОБКИ ҐРУНТУ ГРЕЙФЕРНИМ РОБОЧИМ ОРГАНОМ 2.65 MB
  Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності процесів розробки ґрунту грейферними робочими органами за рахунок оснащення їх центральним гвинтовим якорем. Для досягнення поставленої мети необхідно було виконати такі завдання: дослідити закономірності процесу...
66411. ВПЛИВ СТЕНТУВАННЯ КОРОНАРНИХ АРТЕРІЙ ТА ФАКТОРІВ РИЗИКУ ІШЕМІЧНОЇ ХВОРОБИ СЕРЦЯ НА ПОДАЛЬШИЙ ПЕРЕБІГ ЗАХВОРЮВАННЯ 179.5 KB
  Підвищити ефективність лікування і контролю за перебігом ішемічної хвороби серця на підставі аналізу клінікофункціональних показників та оцінки якості життя пацієнтів до і після стентування коронарних артерій. Завдання дослідження: Дослідити поширеність факторів ризику ішемічної хвороби серця...
66412. АНТИКООПЕРАТИВНІСТЬ ПРИ КОМПЛЕКСОУТВОРЕННІ АРОМАТИЧНИХ СПОЛУК І ДНК У ВОДНОМУ РОЗЧИНІ 473 KB
  Енгельгардта РАН старший науковий співробітник відділу ДНКбілкових взаємодій м. Низькомолекулярні біологічно активні сполуки БАС що виявляють свою медикобіологічну дію шляхом звязування з ДНК є однією з найбільш перспективних груп лікарських препаратів які застосовуються...
66413. СУФІЗМ ТА ІСЛАМІЗМ: ГЛОБАЛЬНИЙ ТА ЛОКАЛЬНИЙ КОНТЕКСТ 175 KB
  Вивчення суфізму що репрезентує традиційні ісламські цінності й водночас є впливовою течією ісламу та ісламізму який є яскравим політичним феноменом сучасності дозволить спрогнозувати тенденції розвитку української умми та попередити або мінімізувати можливі проблеми...
66414. Формування технологічних маршрутів у аерокосмічному виробництві на основі інформаційного аналізу функціональних взаємозв’язків у виробничій системі 6.02 MB
  Серед першочергових заходів технологічного характеру відзначимо необхідність удосконалення процесів технологічної підготовки виробництва ТПВ як основного етапу що забезпечує успішний випуск нової продукції. Незважаючи на широке розроблення методів ТПВ у тому числі й автоматизованих до цього часу...
66415. ПІДГОТОВКА МАЙБУТНІХ ВИХОВАТЕЛІВ ДОШКІЛЬНИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ ДО ПРОФЕСІЙНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ В ПОЛІКУЛЬТУРНОМУ СЕРЕДОВИЩІ КРИМУ 168.5 KB
  Проте питання підготовки майбутніх вихователів дітей дошкільного віку до професійної діяльності в полікультурному просторі і зокрема у полікультурному середовищі Криму не знайшли свого висвітлення в науковопедагогічних дослідженнях.
66416. СУДОВЕ ПРАВОЗАСТОСУВАННЯ В УКРАЇНІ: ПРОБЛЕМИ ТЕОРІЇ І ПРАКТИКИ 136.5 KB
  На сучасному етапі дослідження питань правозастосування та правозастосовчого процесу знаходять розвиток у працях таких вітчизняних дослідників як О. Проблематика судового правозастосування в вітчизняній юридичній літературі на превеликий жаль майже не досліджена.
66417. МАЛІ КОЛИВАННЯ ЗЧЛЕНОВАНИХ ГІРОСТАТІВ 407 KB
  У цьому випадку дуже характерні і задачі про малі коливання зчленованих гіростатів. Розроблено підхід який оснований на використанні теорії операторних матриць що діють у гільбертовому просторі і який дозволяє перейти від вихідної початково крайової задачі для гідромеханічної системи...