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

31498. ФОНДОВИЙ РИНОК 142 KB
  Загальна характеристика фондового ринку Фондовий ринок ринок цінних паперів сукупність учасників фондового ринку та правовідносин між ними щодо розміщення обігу та обліку цінних паперів і похідних деривативів. В економічній літературі терміни фондовий ринок і ринок цінних паперів стали майже синонімами. Основними інструментами фондового ринку є цінні папери різних видів типів які формують свої сегменти: грошового ринку ринку цінних паперів ринку капіталів фондового ринку. Сучасний світовий фондовий ринок розвивається за...
31499. Фондова біржа та біржові операції 231.5 KB
  Сутність фондової біржі її види та функції Фондові біржі це спеціалізовані установи які створюють умови для постійно діючої централізованої торгівлі цінними паперами шляхом обєднання попиту пропозицій на них надання місця системи і засобів як для первинного розміщення так і для вторинного обігу цінних паперів. Вони мають працювати за єдиними правилами та за єдиною технологією електронного обігу цінних паперів визначеними Національною фондовою біржею. Виділяють декілька етапів розвитку й удосконалення фондових бірж: зміна способів...
31500. Фінансовий ринок: сутність, функції та роль в економіці країни 153 KB
  Фінансовий ринок: сутність функції та роль в економіці країни Сутність фінансового ринку необхідність і передумови його створення. Принципи та функції фінансового ринку. Структура фінансового ринку. Сутність фінансового ринку необхідність і передумови його створення Фінансовий ринок є складовою сферою фінансової системи держави.
31501. Регулювання фінансового ринку 119 KB
  Регулювання фінансового ринку Сутність принципи та напрями регулювання фінансового ринку. Рівні та форми регулювання фінансового ринку. Державне регулювання фінансового ринку України. Внутрішнє регулювання фінансового ринку.
31502. РИЗИК І ЦІНА КАПІТАЛУ 194.5 KB
  Розвиток теорій ризику. Формула Фішера що в літературі має назву ефект Фішера виглядає таким чином: Ri=RfIP де Ri ціна капіталу з урахуванням ризику процентна ставка в умовах інфляції; Rf номінальна ставка; IP інфляційна премія рівень інфляції. На вторинному ринку оцінювання фінансових активів здійснюється за допомогою їх переоцінки коригування ринкової ціни так щоб фінансовий актив певного рівня ризику забезпечував відповідний рівень доходу. Особливістю фінансового ризику є ймовірність зазнати збитків у результаті проведення...
31503. РИНОК КАПІТАЛІВ 110.5 KB
  РИНОК КАПІТАЛІВ Основи організації ринку капіталів. Кредитний ринок як складова ринку капіталів. Основи організації ринку капіталів Ринок капіталів це частина фінансового ринку де формується попит і пропозиція на середньостроковий та довгостроковий позиковий капітал. Економічна роль ринку капіталів полягає в його спроможності об'єднати дрібні розрізнені кошти і на основі цього активно впливати на концентрацію і централізацію виробництва та капіталу.
31504. Грошовий ринок 156.5 KB
  Грошовий ринок Сутність та особливості функціонування грошового ринку. Структура грошового ринку та його інструменти. Міжбанківський ринок та операції що здійснюються на міжбанківському ринку. Сутність та особливості функціонування грошового ринку Грошовий ринок у ринковій економіці це система грошових відносин на фінансовому ринку яку формують банківські та спеціальні фінансовокредитні інститути що забезпечують функціонування грошових ресурсів країни їх постійне переміщення під впливом законів попиту та пропозиції.
31505. Поняття і класифікація фінансового посередництва 149.23 KB
  Типи фінансових посередників. Функції фінансових посередників. Суть значення та переваги діяльності фінансових посередників Діяльність фінансових посередників є обов'язковим атрибутом сучасної економіки. В умовах розвинутої ринкової економіки свою діяльність здійснює величезна кількість фінансових посередників які за винагороду надають різні види фінансових послуг В Україні інститут фінансового посередництва знаходиться в стадії становлення та розвитку.
31506. Цінні папери 173.5 KB
  Сутність і характерні ознаки цінних паперів. Типологізація цінних паперів. Роль цінних паперів на фінансовому ринку. Роль приватизаційних паперів на фінансовому ринку.