49660

РОЗРОБКА АВТОМАТИЧНОГО ПРИСТРОЮ

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Для розрахунку автоколивального мультивібратора нам необхідні такі значення (для серії К155), які можна знайти в методичних вказівках по компютерній електроніці (Компютерна електроніка - методичні вказівки, контрольні завдання та завдання на курсову роботу для студентів заочного факультету спеціальності7.091501 - Компютерні системи та мережі)...

Украинкский

2014-01-05

1.24 MB

11 чел.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

Національний авіаційний університет

Кафедра

Обчислювальних машин, систем та мереж

КУРСОВА РОБОТА

Тема: РОЗРОБКА АВТОМАТИЧНОГО ПРИСТРОЮ

Проектував:   студент групи 208 ФКC

                       Миколаєнко Антон Петрович

Керівник:       Андреєв Володимир Ілліч

Консультант: Андреєв Володимир Ілліч

Київ 2005


1. ЗМІСТ

  1.  Зміст ......................................................................................................................................1
  2.  Завдання ...............................................................................................................................2
  3.  Розробка схем елементів автоматичного пристрою.......................................5

3.1 Розрахунок автоколивального мультивібратора.................................5

3.2 Загальмований мультивібратор ..................................................................8

3.3 Тригери .................................................................................................................11

3.4 Розробка комбінаційних схем.......................................................................16

     3.4.1 Розробка комбінаційних схем 4,5................................................16

     3.4.2 Розробка комбінаційних схем 2,3,6 ..........................................20

     3.4.3 Розробка комбінаційної схеми 7 ...............................................24

     3.4.4 Розробка комбінаційної схеми 8.................................................25

3.5 Стабілізатор постійної напруги ................................................................25

3.6 Лічильник .............................................................................................................28

  1.  Додаток 1 ..........................................................................................................................32
  2.  Додаток 2 .........................................................................................................................33
  3.  Список літератури..........................................................................................................34


2. ЗАВДАННЯ

  Автоматичний пристрій № 1. Варіант № 12.

  •  Мультивібратор на ІЛЕ

tu1, мкс

Uпф / Uзф

Т, мкс

2

0,78

5

  •  Загальмований мультивібратор на ІЛЕ

tu2, мкс

Uпф / Uзф

2

0,77

  •  Стабілізатор напруги

Uвих, В

Iн.ст, мА

u, %

200

0,1

  •  Серія - К155
  •  Двійковий підсумовуючий лічильник

К1

К2

80

70

В таблицях використані наступні позначення:

tu1 - тривалість вихідних імпульсів автоколивального мультивібратора;

Uпф - напруга переднього фронту вихідних імпульсів мультивібратора;

Uзф - напруга заднього фронту вихідних імпульсів мультивібратора;

Т - період повторення вихідних імпульсів мультивібратора;

tu2 - тривалість вихідного імпульсу загальмованого мультивібратора;

К - коефіцієнт переліку двійкового лічильника К=2n , де n - кількість розрядів в лічильнику;

Uвих - вихідна напруга стабілізатора;

Iн.ст - струм навантаження стабілізатора;

u - коефіцієнт нестабільності по напрузі стабілізатора;

   

Структурна схема автоматичного пристрою 1 показана на рис. 2.1.


До структурної схеми входять наступні функціональні блоки:

1 - загальмований мультивібратор;

2,3 - JK-тригери, які складають двухрозрядний підсумовуючий лічильник;

4 - RS-тригер;

5 - комбінаційна схема №1;

6 - двійковий підсумовуючий лічильник, за допомогою якого необхідно підрахувати задану кількість імпульсів;

7 - автоколивальний мультивібратор;

8,9 - комбінаційні схеми, через які зміст двійкового лічильника передається на комбінаційну схему 4 або на схему КС5;

10,11 - комбінаційні схему, котрі визначають, яку кількість імпульсів повинен підрахувати двійковий лічильник;

12 - комбінаційна схема, яка виробляє сигнал збросу RS-тригера 4;

13 - комбінаційна схема, яка виробляє сигнал збросу R для JK тригерів 2, 3;

14 - комбінаційна схема КС6, яка керує передачею змісту лічильника на               вихідну шину даних BD;

15 - блок живлення;


3.
Розробка схем елементів автоматичного пристрою

3.1 Розрахунок автоколивального мультивібратора

 Спочатку визначимо з яким автоколивальним мультивібратором ми маємо працювати та будувати для нього часову діаграму. Для цього потрібно звернути увагу на період імпульсів - Т та час вихідних імпульсів tU1.

Отже, маємо tU2=T - tU1 = 5 - 2 = 3 (мкс). (Тобто несиметричний; до цього ми повернемося пізніше)

До складу мультивібратора входять: два інвертори на двухвходових ІЛЕ І-НЕ елементах, резистори R1, R2 і конденсатори С1, С2. (рис 3.1.)

   При роботі мультивібратора в автоколивальному режимі інвертори DD1.1, DD1.2 почергово знаходяться в одиничному чи нульовому стані. Час перебування інвертора в одному з цих станів визначається часом заряду одного з конденсаторів (С1 чи С2). Часова діаграма мультивібратора (несиметричного) показана на рисунку 3.2.  На вході ІЛЕ DD1.1, DD1.2 формуються дві змінуючихся в протифазі імпульсних напруги тривалістю tu1 і tu2.

   Для розрахунку автоколивального мультивібратора нам необхідні такі значення (для серії К155), які можна знайти в методичних вказівках по компютерній електроніці (Компютерна електроніка - методичні вказівки, контрольні завдання та завдання на курсову роботу для студентів заочного факультету спеціальності7.091501 - Компютерні системи та мережі):

Серія

Вхідні параметри

Вихідні параметри

I0вх, мА

U0вх max, В

I1вх, мА

U1вх max, В

U0вих, В

I0вих, мА

U1вих, В

I1вих, мА

0,04

0,8

1,6

5,5

0,4

16

2,4

-0,4

Е1вих = 4,2 В

U1n = 1,5 В

U0n = 0,5 В

R1вх = 10 кОм

R1вих = 200 Ом

К = 10 раз

Ucc = 5 В

Fmax = 15 МГц

Діапазон робочих температур: -60...+125

         -10...+70

 Будемо використовувати вказівки щодо розрахунку елементів автоколивального мультивібратора з методичних вказівок по компютерній електроніці.

Максимально допустиме значення резистора обчислюється із наступної нерівності:

R Rвх1(Iвх1Rвх1/Un1-1)-1      

Тоді

R<10*103*(1,6*10-3*10*103/1,5 - 1)-1 = 1031 (Ом)

R < 1,031 кОм

   Мінімально допустиме значення резистора обчислюється за формулою:

RRвх1(Iвх1Rвх1/Un0-1)-1   

Тоді

R>103*10*(1,6*10-3*10*103/0,5 - 1)-1 = 322,6 (Ом)

R > 322,6 Ом

   Щоб знайти опір скористаємося формулою:

Uп.ф./Uз.ф.=R/(R+ Rвих1)     

Тоді

0,78 = R/(R+ 200)

0,22R = 156

R = 709 (Ом)

Тоді R=> МЛТ - 700 Ом + 5% (з ряду Е24)  

   Тривалість імпульсу на виході :

tu2 = T - tu1  (3.1.4)

tu2 = 5 - 2 = 3 (мкс)

   Так як мультивібратор несиметричний, то нам потрібно розрахувати ємність часозатримуючих конденсаторів, що зєднують вихід одного логічного елемента зі входом іншого. Отже конденсатори будуть різної ємності, тому що тривалість імпульсів в одиничному та нульовому стані різні.

Розрахуємо С1 і С2 за формулами:

tU1(R1+Rвих1)C1ln(((R1+Rвих1)Un0+Eвих1R1)/(R1+Rвих1)Un1)  

tU2(R2+Rвих1)C2ln(((R2+Rвих1)Un0+Eвих1R2)/(R2+Rвих1)Un1)  

Тоді

2*10-6=(700+200)С1ln(((700+200)*0,5+4,2*700)/(700+200)*1,5)

2*10-6=900*С1ln(2,5111)

C1=2*10-6/900*0,9207=24,12*10-10 Ф

Отже C1=24,12*10-10 Ф

Також розрахуємо потужність, P = U2/R = 52/700 = 0,035 (Вт)

По розрахованому значенню потужності за довідником вибираємо серію із стандартно випускаючих промисловістю.

Вибираємо С1: К50-20-2,4 нФ + 5%

R=>МЛТ - 0,125-700 Ом + 5%

Обчислимо С2:

3*10-6=(700+200)С2ln(((700+200)*0,5+4,2*700)/(700+200)*1,5)

3*10-6=900*С2ln(2,5111)

C2=3*10-6/900*0,9207=36,4*10-10 Ф

Аналогічно до вибору С1 вибираємо з довідника стандартну серію:

С2: К50-20-3,6 нФ + 5%     

Знайдемо скважність генеруючих імпульсів:

Q=1+ tU2/ tU1   (3.1.7)

Q = 1+ 3/2 = 2,5

Скважність Q = 2,5

3.2 Загальмований мультивібратор

   Загальмований мультивібратор призначений для формування прямокутного імпульсу з заданою амплітудою та тривалістю у відповідь на один запускаючий імпульс. Загальмований мультивібратор показано на рис. 3.3., а часова діаграма на рис. 3.4.

Рис. 3.3  Загальмований мультивібратор

   В початковому стані ІЛЕ DD1.1, DD1.2 знаходяться в нульовому і одиничному стані відповідно. Під дією запускаючого імпульсу логічні елементи змінюють свої стани на протилежні і конденсатор починає заряджатись через вихід ІЛЕ DD1.2 і резистор R.

 

   Значення опору знаходимо аналогічно до розрахунку в автоколивальному мультивібраторі:

Uп.ф./Uз.ф.= R/(R + Rвих1)

0,77=R/(R + 200)

0,77*R+154=R

R=154/0,23=670 (Ом)

Розрахований опір R=670 Ом 

Вибираємо R => 650 Ом

З формули для визначення тривалості імпульсу визначимо ємність конденсатору

tU=(R+Rвих1)*C*ln[((R+Rвих1)*(R||Rвх1)Iвх1+Eвих1R)/(R+Rвих1)Un1]

2*10-6=(650+200)*С*ln[((650+200)*1,6*10-6+4,2*650)/(650+200)*1,5]

2*10-6=850*С*ln(2,177)

C=2*10-6/850*0,761=30,91*10-10 Ф

Вибираємо К50-20-3,1 нФ 5%. 

Розрахуємо опір із формули потужності та розрахуємо потужність:

R=> P=U2/R; Р=17,64/700=0,025 (Вт); R=> МЛТ-0,125-650 Ом 5%.

В роботі потрібно використовувати інтегральні логічні елементи, на яких буде будуватись загальмований та автоколивальний мультивібратори. Перейдемо до вибору потрібної мікросхеми та обгрунтуємо свій вибір.

  

В якості логічного елемента обираємо мікросхему К155ЛА3. В корпусі таких елементів чотири. Два з них використовують для загальмованого мультивібратора, а інші два - для автоколивального мультивібратора.

Загальмований та автоколивальний мультивібратори - К155ЛА3

   Мікросхема являє собою чотири логічних елементи 2І-НЕ. Містить 4 інтегральних елемента. Корпус типу 201. 14-1, маса не більше 1 г (рис. 3.5.).

Рис. 3.5. Умовно-графічне позначення К155ЛА3

   Пояснення виводів:

1 - вхід Х1;

2 - вхід Х2;  3 - вихід Y1

4 - вхід Х3;

5 - вхід Х4;  6 - вихід Y2

9 - вхід Х5;

10 - вхід Х6;  8 - вихід Y3

12 - вхід Х7;

13 - вхід Х8;  11 - вихід Y4

7 - загальний; 14 - напруга живлення;

   Електричні параметри:

Номінальна напруга живлення …………………………..........................…5В%

Вихідна напруга низького рівня…………………………..........................0.5B

Вихідна напруга високого рівня........…………………….........................2.7В

Вхідний струм високого рівня……………………..........................………..0.02мА

Вхідний струм низького рівня .……………………….........................……/-0.36/мА

Струм споживання при низькому рівні вихідної напруги........22мА

Струм споживання при високому рівні вихідної напруги........8мА

Потужність споживання………..………………………..…...............................15.75мВт

Час затримки поширення при вмиканні.......……..……..................….20нс

Час затримки поширення при вимкненні .......………....................…20нс

                                                                                Таблиця 1

X1

X2

F(x1,x2)

0

0

0

1

1

0

1

1

2

1

0

1

3

1

1

0

                       

        В корпусі мікросхеми є чотири елементи І-НЕ, які функціонують незалежно один від одного. В Таблиці 1 зображено роботу  одного елемента І-НЕ.

Принцип дії логічного елемента :

 Ми отримаємо потенціал низького рівня на виході, якщо подамо  на всі його входи потенціал високого рівня, інакше ми отримуємо потенціал високого рівня.                                                       

   3.3 Тригери

   В якості JK-тригера (блок 2 та 3) вибираємо мікросхему К155ТВ1. Вона являє собою універсальний JK-тригер з такткючим входом С і інверсними асинхронними входами Set, Reset.(рис. 3.6.). Ця мікросхема буде виконувати функцію блоку 2 та блоку 3

Рис. 3.6. Умовно-графічне позначення К155ТВ1

   Призначення виводів:

1 - незадіяний;

2 - вхід R - встановлення 0;

3 - вхід J1 - дозвіл встановлення 1;

4 - вхід J2 - дозвіл встановлення 1;

5 - вхід J3 - дозвіл встановлення 1;

6 - інверсний вихід Q;

7 - загальний;

8 - прямий вихід Q;

9 - вхід K1 - дозвіл встановлення 0;

10 - вхід K2 - дозвіл встановлення 0;

11 - вхід K3 - дозвіл встановлення 0;

12 - вхід С - вхід синхронізації;

13 - вхід S - встановлення 1;

14 - напруга живлення.

 Електричні параметри мікросхеми К155ТВ1:

Номінальна напруга живлення …………………….............……5В%

Вихідна напруга низького рівня………………………............0.5B

Вихідна напруга високого рівня........……………………...........2.7В

Вхідний струм високого рівня (J,K)...………………….......…..0.02мА

Вхідний струм низького рівня (J,K)...………………….......…../-0.4/мА

Вхідний струм високого рівня (C,S,R)…...…………......…..0.08мА

Вхідний струм низького рівня (C)...…………………….......…../-0.8/мА

Вхідний струм низького рівня (S,R)…………………......…../-0.8/мА

Струм споживання......................................................................6мА

Час затримки поширення при вмиканні.......…….....…….20нс

Час затримки поширення при вимиканні .......……….....…20нс

Таблиця 2. Логіка функціонування тригера

tп

t+1

Виходи

Входи

Виходи

Q

_

Q

J

K

Q

_

Q

0

1

0

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

1

0

1

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

1

1

0

1

0

1

0

1

0

1

1

0

1

Часова діаграма тригера показана на рис. 3.7.

Рис. 3.7  Часова діаграма тригера К155ТВ1

    Для переключення такого тригера в положення 1 на інверсний вхід Set необхідно подати сигнал, який відповідає 0, для чого між загальмованим мультивібратором і цим входом поставимо інвертор (схему НЕ). В якості інвертора використаємо мікросхему К155ЛН1.

Інвертор на інтегральній мікросхемі - К155ЛН1

   Представляє собою шість логічних елементів НЕ з відкритим колекторним входом. Умовно-графічне позначення зображене на рис. 3.8:

Рис. 3.8 Умовно-графічне позначення мікросхеми К155ЛН1

   Позначення виводів:

1 - вхід Х1;  2 - вихід Y1;

3 - вхід X2  4 - вихід Y2;

5 - вхід Х3; 6 - вихід Y3;

9 - вхід Х4; 8 - вихід Y4;

11 - вхід Х5; 10 - вихід Y5;

13 - вхід Х6; 12 - вихід Y6;

7 - загальний; 14 - напруга живлення;

Електричні параметри:

Номінальна напруга живлення ………………………...........……5В%

Вихідна напруга низького рівня…………………………...........0.5B

Вихідна напруга високого рівня........……………….......……...2.7В

Вхідний струм високого рівня………………………...........……..0.02мА

Вхідний струм низького рівня .………………………..........……/-0.36/мА

Струм споживання......................................................................6,6мА

Вихідний струм високого рівня..……………………..........…..8 мА

Вихідний струм низького рівня ...……………….........………/-0.4/мА

Час затримки поширення при вмиканні.......…….....……….20нс

Час затримки поширення при вимиканні .......……….....…20нс

Логіка функціонування представлена Таблицею істинності 3

                                        

                                        Таблиця істинності 3

Х

F(x)

0

0

1

1

1

0

    

    

    В функціональній схемі нам потрібно використовувати RS-тригер.

    Щоб отримати RS-тригер використаємо лише асинхронні входи другого JK-тригера. Логіка функціонування представлена таблицею істинності RS-тригера 4

Таблиця істинності RS-тригера 4

Rt

St

Qt

Qt+1

Пояснения

0

0

0

0

Зберігання

0

0

1

1

інформації

0

1

0

1

Переключення

0

1

1

1

в 1

1

0

0

0

Переключення

1

0

1

0

в 0

1

1

0

-

Заборонена

1

1

1

-

комбінація

   

     На рис.3.9 зображена часова діаграма синхронного RS-тригера.

Рис. 3.9. Часова діаграма синхронного RS-тригера

  

 

3.4 Розробка комбінаційних схем

   3.4.1 Розробка комбінаційних схем 4,5

   Для завдання закону функціонування схеми необхідно визначити двійковий еквівалент заданої кількості імпульсів, яку повинен підрахувати лічильник. Для КС4 ця кількість дорівнює 80. Отже 80(10)=1010000(2). Звідси виходить, що комбінаційна схема повинна мати сім входів. Оскільки в якості тригера вибраний JK-тригер, то з приходом на вхід комбінаційної схеми кода 1010000 вона повинна виробити сигнал 0, який перемикає тригер по інверсному входу Reset в нульове положення. Таблиця істиності для цього випадку буде мати вигляд:

Х7

X6

X5

X4

X3

X2

X1

F(X)

1

0

1

0

0

0

0

0

             ____   ____    ____   ____          ____

 F(X) = X1X2X3X4X5X6Х7  

 

   Для побудови данної функції необхідно використати мікросхеми К155ЛН1 ( виконує функцію логічного елементу НЕ) і К155ЛЛ1 (виконує функцію логічного елементу 2АБО - в корпусі чотири таких елементів)

Логічний елемент АБО на інтегральній мікросхемі К155ЛЛ1

   Схема представляє собою 4 елементи АБО. Умовно-графічне зображення представлено на рис. 3.10.

Рис. 3.10 Умовно-графічне зображення К155ЛЛ1

   

Позначення виводів: 

1 - вхід Х1;

2 - вхід Х2; 3 - вихід Y1

4 - вхід Х3;

5 - вхід Х4; 6 - вихід Y2

9 - вхід Х5;

10 - вхід Х6; 8 - вихід Y3

12 - вхід Х7;

13 - вхід Х8; 11 - вихід Y4

7 - загальний;

14 - напруга живлення;

   Електричні параметри:

Номінальна напруга живлення ………………………............……5В+5%

Вихідна напруга низького рівня………………………..........…..0.5B

Вихідна напруга високого рівня........…………………........…...2.7В

Вхідний струм високого рівня……………………………..............0.02мА

Вхідний струм низького рівня .………………………...........……(-0.36)мА

Струм споживання.......................................................................9,8мА

Час затримки поширення при вмиканні.......……..……..…..22нс

Час затримки поширення при вимкненні .......……….....…15нс

Логіка функціонування  логічного елементу представлена Таблицею 5

                                                                               

                 Таблиця 5

                                               

X1

X2

F(x1,x2)

0

0

0

0

1

0

1

1

2

1

0

1

3

1

1

1

   Тоді комбінаційна схема 4 для представлення функції F(X) має вигляд, що показаний на рис. 3.11:

На комбінаційній схемі представлені тільки задіяні елементи, незадіяні елементи не зображувались для компактності схеми.

Рис. 3.11  Комбінаційна схема 4

Для виконання цієї комбінаційної схеми нам потрібно буде дві мікросхеми К155ЛЛ1 та одна мікросхема К155ЛН1

Побудова комбінаційної схеми 5

   Аналогічно до побудови комбінаційної схеми 4 будуємо комбінаційну схему 5. 70(10)=1000110(2). Отже комбінаційна схема буде мати сім виходів.

Х7

Х6

Х5

Х4

Х3

Х2

Х1

F(X)

1

0

0

0

1

1

0

0

                          ___                             ___       ___      ___

   F(X) = X1X2X3X4X5X6X7

   Для побудови даної комбінаційної схеми використаємо мікросхеми К155ЛН1 і К155ЛЛ1. Тоді комбінаційна схема 5 буде мати вигляд (рис. 3.12 ):

На комбінаційній схемі зображені не всі логічні елементи мікросхеми, а тільки задіяні.

Рис. 3.12   Комбінаційна схема 5

Для побудови даної комбінаційної схеми нам потрібно буде дві мікросхеми з інверторами - К155ЛН1 та дві мікросхеми К155ЛЛ1.

   

3.4.2 Розробка комбінаційних схем 2,3,6

   Комбінаційні схеми 2,3,6 використовуються для передачі змісту підсумовуючого лічильника на вихідну шину даних пристрою BD. На один вхід кожної схеми І подається двійковий розряд лічильника, на другий - керуючий сигнал з виходу комбінаційних схем (відповідних). Для їх побудови використовуємо мікросхеми серії К155ЛИ1

Логічний елемент І на інтегральній мікросхемі К155ЛИ1

 

   Мікросхема являє собою магістраль з чотирьох двухвходових логічних елементів 2І. Корпус типу 201. 14-2, маса не більше 1г. (рис. 3.13 )

Рис. 3.13 Умовно-графічне позначення К155ЛИ1

   

  Позначення виводів: 

1 - вхід Х1;

2 - вхід Х2; 3 - вихід Y1

4 - вхід Х3;

5 - вхід Х4; 6 - вихід Y2

9 - вхід Х5;

10 - вхід Х6; 8 - вихід Y3

12 - вхід Х7;

13 - вхід Х8; 11 - вихід Y4

7 - загальний;

14 - напруга живлення;

   Електричні параметри:

Номінальна напруга живлення...........………………………….....................…5В5%

Вихідна напруга низького рівня...........…………………………...................0.4В

Вихідна напруга високого рівня

при Iон =  -2.4мА………………….……………………….............................2.4В

при Iон =  -13.2мА………………….…………..………............................2В

Вхідна напруга блокування...........………….………………......................……-1.5В

Вхідний струм високого рівня...…………..…………………….......................-1.6мА

Вхідний струм низького рівня...…………………………………......................0.04мА

Струм споживання при низькому рівні вихідної напруги...........68мА

Струм споживання при низькому рівні вихідної напруги .........11мА

Статична потужність споживання...........……………………..…...............200мВт

Час затримки розповсюдження при вмиканні.........……………..........25нс

Час затримки розповсюдження при вимкненні ……...............……25нс

Коефіцієнт розгалуження по виходу.....……………………...............….30

Елемент виконує функцію логічного множення двійкових чисел. Логіка функціонування представлена Таблицею 6.

                Таблиця 6

X1

X2

F(x1,x2)

0

0

0

0

1

0

1

0

2

1

0

0

3

1

1

1

Отже комбінаційні схеми 2,3,6 показані на рис. 3.14 , рис.3.15 , рис. 3.16 відповідно.

Рис. 3.14  Комбінаційна схема 2

Рис. 3.15 Комбінаційна схема 3

Рис. 3.16 Комбінаційна схема 6

 

 3.4.3 Розробка комбінаційної схеми 7

   В якості комбінаційної схеми 7 обираємо логічний елемент І-НЕ. Вибираємо мікросхему К155ЛА3.

   3.4.4 Розробка комбінаційної схеми 8

   В якості комбінаційної схеми 8 обираємо логічний елемент АБО. Вибираємо мікросхему К155ЛЛ1.

   3.5 Стабілізатор постійної напруги

   Вихідна напруга стабілізатора +5В, вхідна напруга повинна бути більшою за вихідну на 3-5В і становить приблизно +9В. Стабілізатор використовують для отримання постійної напруги на опорі нагрузки. Принципова електрична схема стабілізатора на мікросхемі К142ЕН(1,2) показана на рис. 3.17.

Рис. 3.17  Принципова електрична схема стабілізатора на мікросхемі К142ЕН(1,2)

   В свою чергу основна схема включення інтегральних стабілізаторів показана на рисунку 3.18 .

Рис. 3.18 Основна схема включення інтегральних стабілізаторів

   При зміні по якійсь причині вихідної напруги частина її через резисторний розділювач R1, R2 подається на вихід 12 мікросхеми, де порівнюється з опорною напругою. Виділений сигнал підсилюється диференційним підсилювачем. Зміна базового струму транзистора викликає компенсуючу зміну на виході 13 і напруга на нагрузці підтримується постійною. Згідно з початковими даними обираємо мікросхему стабілізатора - К142ЕН1Б. При цьому максимальний струм нагрузки, при якому спрацьовує схема захисту, більше номінального струму нагрузки на 40%.

Стабілізатор напруги на інтегральній мікросхемі К142ЕН1Б

   Електричні параметри:

Коефіцієнт нестабільності по напрузі.........................................0,1%

Вхідна напруга........................................................................................9-20 В

Вихідна напруга......................................................................................3-12 В

Максимальний струм нагрузки........................................................150мА

Струм споживання..................................................................................4мА

   В звязку з тим, що Ін>150 мА, то необхідно використати схему з потужним зовнішнім транзистором. Обиремо ГТ806А, який підключається до виводів 13,14,16.(рис. 3.19). Обираємо саме цей транзистор, тому що він належить до класу транзисторів великої потужності (більше 1,5 Вт) та працює на частотах в діапазоні від 3 до 30 МГц.

Рис. 3.19 Схема включення стабілізатора для збільшення вихідного струму

   Опір розділювача знаходимо з умови:

RД=Uвих/(1,5…3)мА=5/2*10-3=2,5*103 Ом

Тут я взяв Uвих=5В, знаючи умову, що вихідна напруга на 3-5В менша за вхідну.

      Знаходимо опір R2 з умови:

R2=Uоn min/h21(VT1)*Iд min,

де:   Uоп min - мінімальне значення опорної напруги Uоn min=2В;

Iд min - мінімальний струм вхідного розділювача напруги (1…1,5) мА.

R2=2*103/150*1,2=11,1 (Ом)

R1=Rд - R2=2500-11,1=2489 (Ом)

   R3 - слугує для замикання струмів витікання вибирається в межах 50…150 Ом.

Вибираємо значення резистора R3=100 Ом.

Визначимо потужність споживання стабілізатором:

Рспож=IН*(Uвх-Uвих)+In*Uвх (In - струм втрат = 4 мА)

Рспож=0,2*(9-5)+0,004*9=0,836 Вт

Вибираємо резистори та конденсатори із стандартних серій:

 R1=2,4 кОм: R1 => P=U2/R=0,01 Вт    МЛТ-0,125-2,4 кОм 5%

             R2=11,1 Ом: R2=> P=U2/R=2 Вт    МЛТ-2-11 Ом 5%

R3=100 Ом: R3=> P=U2/R=0,25 Вт    МЛТ-0,25-100 Ом5%

С1=100 пФ    К21-9-100 пФ5%(Uном=100В)

С2=1 мкФ      К50-12-1 мкФ5%(Uном=50В)

   Крім того, якщо подивитись на Рис. 3.18 (Основна схема включення інтегральних стабілізаторів), то ми побачимо, що у схемі використовуємо R4, R5, R6. Вони працюють для захисту. За допомогою дільника R4, R5 задається напруга на базу транзистора захисту. R6 = 2,4 кОм => МЛТ-0,125-2,4 кОм 5%. 

R4 = (Uвих+Uеб)/І(R4,R5), де Uеб = 0,7 В, І(R4,R5) = 0,3 мА

R4 = 5,7/0,3*10-3 = 19(кОм) => МЛТ-0,125-19 кОм 5%

R5 = 2 кОм => МЛТ-0,125-2 кОм 5%

   3.6 Лічильник

   Лічильник виконує лічильну функцію кількості двійкових сигналів, що поступають на вхід, а також формує і запамятовує слово, що відповідає цій кількості. Для курсової роботи вибираємо мікросхему К155ИЕ7.

Двійковий лічильник на інтегральній мікросхемі К155ИЕ7

   Чотирьохрозрядний синхронний реверсивний лічильник побудований на основі JK-тригерів. Умовно-графічне зображення показано на рис. 3.20.

Рис. 3.20 Умовно-графічне зображення лічильника К155ИЕ7

   Позначення виводів:

1 - вхід інформаційний D1;

2 - вихід Q1;

3 - вихід Q0;

4 - вхід лічильний С2;

5 - вхід лічильний С1;

6 - вихід Q2;

7 - вихід Q3;

8 - загальний;

9 - вхід інформаційний D3;

10 - вхід інформаційний D2;

11 - вхід дозволу запису інформації;

12 - вихід переносу;

13 - вихід зайому;

14 - вхід Reset;

15 - вхід інформаційний D0;

16 - живлення.

Електричні параметри:

Номінальна напруга живлення …………………….............……….5В%

Вихідна напруга низького рівня…………………………..............0.48B

Вихідна напруга високого рівня........…………………….............2.9В

Вхідний струм високого рівня……………………………................0.003мА

Вхідний струм низького рівня .…………………………............./-0.38/мА

Струм споживання.........................................................................30мА

Час затримки поширення при вмиканні (V-Q)…..………...40нс

Час затримки поширення при вмиканні (C1-B)....………...47нс

Час затримки поширення при вмиканні (C1-P)....………...24нс

Час затримки поширення при вимкненні (V-Q).…....…40нс

Час затримки поширення при вимкненні (C1-B)....…....…38нс

Час затримки поширення при вимкненні (C1-P)….…....…26нс

 Часова діаграма К155ИЕ7 зображена на рис. 3.21.

Рис. 3.21 Часова діаграма К155ИЕ7

    Але у нас К1=80, а К2=70, отже необхідно зробити каскадування лічильників (рис. 3.22). Так як один лічильник може порахувати до 16, а два 16*16 разом 256.

Рис. 3.22 Каскадування лічильників

Часова діаграма роботи пристрою №1 представлена в Додатку 1

Функціональна схема на розрахованих інтегральних мікросхемах представлена в Додатку 2

   


5. Список літератури

  1.  Андреев В.И. Проектирование электронной аппаратуры с применением интегральных систем: Методические указания по курсовому и дипломному проектированию. - К., КИИГА, 1989. - 52 с.
  2.  Андреев В.И. Компьютерная электроника: Методические указания, контрольные задания и задания на курсовую работу - К.: КМУГА, 1999. - 48 с.
  3.  Мальцев П.П. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник - М.: Радио и связь, 1994. - 240 с.: ил.
  4.  Терещук Р.М. Полупроводниковые приёмно-усилительние устройства: Справочник радиолюбителя - 4-е изд. - К.: Наук. Думка, 1988 - 800 с.
  5.  Аванесян Г.Р. Интегральные микросхемы ТТЛ, ТТЛШ: Справочник. - М.: Машиностроение, 1993. - 256 с.
  6.  Данило Р.В. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике: Справочник. - М.: Радио и связь, 1987.-384 с.
  7.  Андреев В.И. Микроэлектроника и схемотехника автоматизированных систем обработки информации: Методические указания, контрольные задания и заданте на курсовой проект. - К., КМУГА, 1996 - 80 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

12095. Определение скорости полета пули методом баллистического маятника 62 KB
  Лабораторная работа №118. Определение скорости полета пули методом баллистического маятника. Краткая теория Баллистическим маятником называется массивное тело подвешенное на двух длинных параллельных нитях. При попадании пули в такой маятник нити обеспечиваю...
12096. ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ МОСТОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА 32.5 KB
  Лабораторная работа № 4.24к Измерение сопротивления мостом постоянного тока Цель работы: ознакомиться с методом моста постоянного тока измерить сопротивление резисторов этим методом. Работа выполняется на ЭВМ. Краткие теоретические сведения Одним из распрос
12097. Магнитное поле на оси короткого соленоида 49 KB
  Лабораторная работа № 5.28к Магнитное поле на оси короткого соленоида Цель работы: ознакомиться с баллистическим методом измерения магнитной индукции магнитного поля соленоида. Работа выполняется на ЭВМ. Краткие теоретические сведения Баллистический мето
12098. Снятие основной кривой намагничения 63 KB
  Лабораторная работа 530k Снятие основной кривой намагничения Цель работы: познакомиться с баллистическим методом измерения индукции магнитного поля; снять основную кривую намагничения ферромагнитного материала. Работа выполняется на ЭВМ. КРАТКАЯ ТЕОРИЯ ...
12099. Исследование работы однополупериодного выпрямителя при активной и ёмкостной нагрузках 940 KB
  ЛАБРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 Исследование работы однополупериодного выпрямителя при активной и ёмкостной нагрузках Цель исследования. Исследовать работу ОПВ на активный характер нагрузки. Исследовать работу ОПВ на ёмкостный характер нагрузки. Выполнит
12100. Исследование полупроводниковых диодов (выпрямительных и светодиодов) 352 KB
  ЛАБРАТОРНАЯ РАБОТА№ 1 Исследование полупроводниковых диодов выпрямительных и светодиодов а б Рис.1.1. Графическое представление выпрямительного диода а и светодиода б в схемах электрических принц
12101. Исследование работы опорного диода (кремниевого стабилитрона) 220.5 KB
  Лабораторная работа № 2 Исследование работы опорного диода кремниевого стабилитрона Рис.2.1. Графическое представление опорного диода в схемах электрических принципиальных На рис.2.2 показана схема которая наглядно показывает те источники питания элемен
12102. Исследование работы мостового двухполупериодного выпрямителя (ДПВ) при активной и ёмкостной нагрузках (схема Греца) 529 KB
  Лабораторная работа № 4 Исследование работы мостового двухполупериодного выпрямителя ДПВ при активной и ёмкостной нагрузках схема Греца Цель исследования. Исследовать работу ДПВ на активный характер нагрузки. Исследовать работу ДПВ на ёмкостный хар
12103. Исследование ВАХ выпрямительного диода 119 KB
  Отчёт по лабораторной работе № 1 Цель исследования. Исследовать ВАХ выпрямительного диода. Исследовать ВАХ светодиода. Определить статические параметры исследуемых выпрямительных диодов по ВАХ полученных в процессе эксперимента. Выполнение лабо...