- •Задание на курсовой проект
- •Технические условия
- •Блок-схема прибора
- •Расчет логического блока
- •Логического блока»
- •Проектирование усилителя электрического напряжения
- •5.1. Проектирование входной части
- •5.2. Проектирование промежуточной части
- •5.3. Проектирование выходной части
- •5.4. Расчет активных фильтров I порядка
- •5.4.1. Активный фильтр низких частот I порядка
- •5.4.2. Активный фильтр высоких частот I порядка
- •6. Электронный аналоговый ключ
- •7. Проектирование частотомера
- •7.1. Преобразователь импульсного напряжения
- •7.2. Генератор образцовой частоты
- •7.3. Блок деления частоты
- •7.4. Схема управления
- •Включенного по mod16»
- •Включенного по mod10»
- •7.5. Электронный ключ
- •7.6. Счетчик импульсов и блок индикации
- •8. Расчет блока питания
5.4. Расчет активных фильтров I порядка
Чтобы обеспечить на промежуточной части коэффициент усиления, равный 50, установим на входе и выходе промежуточной части соответственно, активный фильтр низких частот (рис.8) и активный фильтр высоких частот I порядка (рис.9). В обоих фильтрах используется операционный усилитель КР140УД26. Для того, чтобы обеспечить на выходе измерительного усилителя сигнал с положительной полярностью, для ФНЧ используем неинвертирующую схему включения, а для ФВЧ – инвертирующую.
5.4.1. Активный фильтр низких частот I порядка
Передаточная функция фильтра:
, (18)
где – частота среза фильтра
(19)
Рис.8 Схема активного фильтра низких частот I порядка
Примем коэффициент усиления на данном фильтре , равным 5.
, (20)
По номинальному ряду сопротивлений Е192 подбираем сопротивления резисторов R11 и R12:
R11 = 100 Ом
R12 = 402 Ом
Найдем сопротивление резистора R13:
Ом
По номинальному ряду сопротивлений Е192 возьмем R13 = 80,6 Ом.
Найдем частоту среза фильтра:
, (21)
где – нижняя граничная частота, =330 Гц.
Зная частоту среза, найдем емкость конденсатора С1:
(22)
Ф = 6,023 мкФ
По номинальному ряду емкостей Е24 возьмем С1 = 6,2 мкФ.
Для балансировки микросхемы используется потенциометр номиналом R14 = 10 кОм ± 20%. Температурный коэффициент напряжения смещения не изменяется.
5.4.2. Активный фильтр высоких частот I порядка
Передаточная функция фильтра:
, (23)
Примем коэффициент усиления на данном фильтре , равным 10.
, (24)
По номинальному ряду сопротивлений Е192 подбираем сопротивления резисторов R19 и R20:
R19 = 10 Ом
R20 = 100 Ом
Рис.9. Схема активного фильтра высоких частот I порядка
Найдем частоту среза фильтра:
,
где – верхняя граничная частота, =15000 Гц.
Зная частоту среза, найдем емкость конденсатора С2:
(25)
Ф=1,061 мкФ
По номинальному ряду емкостей Е24 возьмем С2 = 1 мкФ.
Для балансировки микросхемы используется потенциометр номиналом R21 = 10 кОм ± 20%. Температурный коэффициент напряжения смещения не изменяется.
6. Электронный аналоговый ключ
Электронные ключи используются для коммутации электрических сигналов. В информационных маломощных устройствах их выполняют на полупроводниковых диодах, а также на биполярных и полевых транзисторах.
В зависимости от характера коммутируемого сигнала электронные ключи подразделяют на цифровые и аналоговые.
Аналоговые ключи обеспечивают подключение или отключение источников аналоговых информационных сигналов, имеющих произвольную форму напряжений. Причем характеристики измерительных устройств, в которых они используются, во многом зависят от качества передачи сигнала аналоговым ключом и помех в цепи, появляющихся при его коммутации.
При анализе работы ключей и их практическом использовании необходимо знать следующие параметры:
Быстродействие, характеризуемое временем переключения ключа tвкл
Пороговое напряжение Uпор , в окрестностях которого сопротивление ключа резко меняется
Чувствительность SU, под которой обычно понимают минимальный
перепад сигнала, в результате действия которого происходит бесперебойное переключение ключа
Помехоустойчивость, характеризуемую чувствительностью электронного ключа к воздействиям импульсов помехи SUпом.
Падение напряжения на ключе в открытом состоянии и токи утечек – в закрытом
Сопротивление ключа в открытом и закрытом состояниях.
Исходя из параметров разрабатываемого прибора, применим микросхему аналогового ключа КР590КН9. КР590КН9 – это двухканальный аналоговый ключ со схемой управления (двухполосное включение). Характеристики ключа КР590КН9 приведены в Приложении В.
Схема ключа представлена на рис.10.
Рис.10. Схема электронного аналогового ключа
На входы 4 и 5 подаются входные аналоговые сигналы, которые снимаются с входов 3 и 6 соответственно. На входы 9 и 16 подаются сигналы управления ключами (вход 9 – управление первым ключом, вход 16 – вторым). К выводам 15 и 13 подводится напряжение питания +15 и -15 В соответственно. Вывод 14 подключается к общему выводу схемы прибора.