ЗМІСТ
ПОСТАНОВКА ЗАВДАННЯ
ВСТУП
1. СТРУКТУРНА СХЕМА АЦП
2. Буферний підсилювач
3. ДЖЕРЕЛО опорною напругою
4. СХЕМА ЗАПУСКУ
5. АЦП КР1107ПВ2
6. КПУ "Електроніка МС 2702"
7. ПРОГРАМА роботи контролера
ВИСНОВОК
ДОДАТОК 1
ДОДАТОК 2
ДОДАТОК 3
БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК
ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ
Проектування восьмирозрядного швидкодіючого АЦП для спостереження форми сигналу що знімається з ФЕУ.
Особливі додаткові відомості: Вхідний опір 75 Ом
Вимірювані вхідні амплітуди 0?-2В
Вимірювані часи від 10? S до 1 mS
Похибка у вимірюванні амплітуди і часу не більше 5%
ВСТУП
Останні десятиліття обумовлені широким впровадженням в галузі народного господарства засобів мікроелектроніки та обчислювальної техніки, обмін інформацією з якими забезпечується лінійними аналоговими та цифровими перетворювачами (АЦП і ЦАП).
Сучасний етап характеризується великих і надвеликих інтегральних схем ЦАП і АЦП що володіють високими експлуатаційними параметрами: швидкодією, малими похибками, багаторозрядних. Включення БІС ЦАП і АЦП єдиним, функціонально закінченим блоком сильно спростило впровадження їх у прилади і установки, що використовуються як в наукових дослідженнях, так і в промисловості і дало можливість швидкого обміну інформацією між аналоговими та цифровими пристроями.
1. СТРУКТУРНА СХЕМА АЦП
СТРУКТУРНА СХЕМА АЦП ПРЕДСТАВЛЕНА НА РИС. 1.1
СТРУКТУРНА СХЕМА АЦП
РИС 1.1
ВОНА МІСТИТЬ Буферний підсилювач (БО), за допомогою якої здійснюється Розв'язка високий вхідний ЄМНОСТІ АЦП МІКРОСХЕМИ КР1107ПВ2 від джерела сигналу. ДЖЕРЕЛО опорною напругою (ИОН) служить для ХАРЧУВАННЯ дільник напруги В АЦП, ДЛЯ ПОДАЧІ ОПОРНО квантованими електричної НА Компаратор. Оцифровка вхідний аналоговий сигнал ЗДІЙСНЮЄТЬСЯ У АЦП (мікросхеми КР1107ПВ2), ЯКА перетворить аналоговий сигнал Амплітуда 0? 2 В з частотою ПЕРЕТВОРЕННЯ НЕ БІЛЬШЕ 20 МГЦ У ВОСЬМІБІТНИЙ ВИХІДНИЙ КОД, вид яких визначають ПРОГРАМНО, подача ДВУХБІТНОГО КОДА НА входять 36, 41 МІКРОСХЕМИ. ВИХІДНИЙ КОД, через магістральні ПІДСИЛЮВАЧІ (МУ1, МУ2) надходять на ПОРТ РВ контроллер ввода-ВИВЕДЕННЯ КР580ВВ55 Запрограмоване на ENTER, А ПОТІМ ЗАЛЕЖНО ВІД ПРОГРАМИ ЯКИХ У ОЗУ ВИКОРИСТОВУЄТЬСЯ У даній схемі Програмований
УНІВЕРСАЛЬНОГО Контролери (КПУ) "Електроніка МС2702", ЯКИЙ ЧЕРЕЗ ПОРТ РА, запрограмований на ВИХІД, виводячи на що сполучається КОНТРОЛЕР ДЛЯ ОБРОБКИ ДАНИХ 1.
СЬОМИЙ БІТ ПОРТУ РС ВИКОРИСТОВУЄТЬСЯ ЯК СТРОБІРУЮЩІЙ АЦП КАНАЛ. У ЦЕЙ БІТ Виставляти ЛОГІЧНИХ Одиниця з частотою, що визначає програму Контролери.
ЗАПУСК АЦП НА ПЕРЕТВОРЕННЯ реалізувати програмні. ЗА ДОПОМОГОЮ СХЕМИ ЗАПУСКУ, що містять Компаратор, спрацьовує ВІД негативний сигнал Амплітуда-1МВ ДО-4В І RS-тригер, Вихідні сигнали що подаються на БІТ С7 ПОРТУ РС, запускати програми ПЕРЕТВОРЕННЯ АЦП. БІТ С5 ПОРТУ РС ВИКОРИСТОВУЄТЬСЯ ЯК КАНАЛ СИГНАЛУ ГОТОВНІСТЬ ДО ПОЧАТКУ ПЕРЕТВОРЕННЯ.
2. Буферний підсилювач
ХАРАКТЕРНІ РИСИ МІКРОСХЕМИ КР1107ПВ2 Є ВЕЛИКА ВХІДНИХ ЄМНІСТЬ (ПОНАД 100 ПФ). У ЗВ'ЯЗКУ З ЦИМ, при використанні цих МІКРОСХЕМ У вимірювальних устройсва Виникає необхідність в буферній КАСКАД для розв'язки ДЖЕРЕЛА СИГНАЛУ ВІД Ємнісні НАВАНТАЖЕННЯ. ПРИ ЧОМУ НА ЦЕЙ КАСКАД Накладати вельми жорсткі вимоги ПО СТАБІЛЬНОСТІ коефіцієнтом підсилення, термостабільності, Смуга пропускання, ТАК САМО ТРЕБУЕТСЯ високий вхідний опір, ЩОБ НЕ вносить погрішність у вимірюваному СИГНАЛ або вхідні опору, Хвильовий опір кабелю, що з'єднує ДЖЕРЕЛО СИГНАЛУ І АЦП.
СХЕМА, вказівки НА РИС. 2.1 МОЖЕ ПРАЦЮВАТИ з ємністю НАВАНТАЖЕННЯ ДО 300 ПФ полосу пропускання ДО 20 МГЦ, нелінійний АЧХ - 0,2? І КОЕФІЦІЄНТ ПЕРЕДАЧІ рівним 1.
ОСНОВА Буферні НЕІНВЕРТІРУЮЩЕГО Amplifiers - Диференціальні КАСКАД, зібрані на Транзистор VT1 І VT2. Навантаженням ЙОГО Є СХЕМА - "струмів ДЗЕРКАЛО" на мікроскладаннях З ДВОХ Подобрать по характеристики транзистора (DA1).
НА ВИХОДІ ЗІБРАНІ емітерного повторювача на транзистори VT6, погодженим з диференціальним каскадом І з токів Повторювачі VT4. РЕЗИСТОРИ R1-R3 ОБРАЗУ дільник напруги для підстроювання "0" на виході підсилювача БЕЗ сигналу на вході. На транзисторах VT3-VT4 І Діоди VD1-VD3 ЗІБРАНІ ДВА ДЖЕРЕЛА СТРУМУ ДЛЯ ХАРЧУВАННЯ диференціальним каскадом і струмів Повторювачі./2/
Принципова електрична схема Буферний підсилювач
3.
Паралельно АЦП, ТАКІ ЯК ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ МІКРОСХЕМИ КР1107ПВ2 побудована на принципі ОДНОЧАСНО порівнювання (ПЕРЕТВОРЕННЯ) СИГНАЛУ ШЛЯХОМ Квантування ЗА ДОПОМОГОЮ НАБОРУ компаратори, НА ОДИН вхід якої подається Досліджувані СИГНАЛ, А НА ІНШИЙ квантованими ПО РІВНЯ опорною напругою. Вони створили ПРЕЦИЗІЙНІ дільник напруги, що живляться від зовнішнього джерела опорної напруги, до нього пред'являються високі вимоги по стабільність вихідної напруги, тому що вона в великій мірі визначають Похибка АЦП.
Принципові схеми джерел опорної напруги ПРЕДСТАВЛЕНА НА РИС. 3.1
Він видав Стабілізувати НАПРУГА ОДНО 2В, С ТОЧНІСТЮ 0,01? В ДІАПАЗОНІ ТЕІПЕРАТУР від -20 до +40? С.
ВИХІДНІ НАПРЯЖЕНІЕФОРМІРУЕТСЯ ЯК РІЗНИЦЯ МІЖ Падіння напруги на світлодіоди VD1 І емітерний ПЕРЕХІД ТРАНЗИСТОР VT2. ОБИДВА ЦІ НАПРУЖЕННЯ МАЮТЬ негативним температурним коефіцієнтом 2МВ/ГРАД. , В наслідок чого НАПРУГА на резистор R2 І R3 Термостабільна. ТРАНЗИСТОРИ ЗБІРКА VT1, резистор R1 і діод VD2 ОБРАЗУ СТАБІЛІЗАТОР СТРУМУ СВІТЛОДІОДИ VD1. У ЗВ'ЯЗКУ З ТИМ, ЩО Температурний коефіцієнт НАПРУЖЕННЯ СВІТЛОДІОДИ КІЛЬКА МЕНШЕ ТАКОГО же коефіцієнтом емітерний ПЕРЕХОДУ ТРАНЗИСТОР VT2, для компенсації різниці стабілізатор виконаний З негативний коефіцієнт (ЗА рахун Діоди VD2). ДЛЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ РІВНОСТІ ТЕМПЕРАТУР світлодіод і ТРАНЗИСТОР VT2 ПОВИННІ МАТИ ТЕПЛОВОЇ КОНТАКТ.
4. СХЕМА ЗАПУСКУ
ДЛЯ УЗГОДЖЕННЯ часу приходу СИГНАЛУ НА ВХІД УСТАНОВКИ І ПОЧАТКОМ ЦИКЛУ ПЕРЕТВОРЕННЯ АЦП СЛУЖИТИ СХЕМА ЗАПУСКУ, представлених на рис. 4.1
СХЕМА ЗАПУСКУ МІСТИТЬ В СОБІ Компаратор, спрацьовує від негативного ІМПУЛЬС, амплітудою від-1МВ ДО-4В і видається на ВИХОДІ ЛОГІЧНИХ СИГНАЛ, АБО ЛОГІЧНИХ Одиниця, амплітуда ВІД 3 ДО 5В, ЯКОЇ логічний нуль, амплітудою до 0.5В
ДЛЯ РЕГУЛЮВАННЯ рівнів спрацьовування Компаратор - ВИКЛЮЧЕННЯ спрацьовування від шумів і наводок, служить дільник напруги на резистор R1 І R2, РЕГУЛЮВАННЯ МОЖЛИВА В МЕЖАХ ВІД 0 ДО 4 В.
СИГНАЛ З ВИХОДУ Компаратор Подайте на R-ВХІД RS-тригер Встановлюючи РІВЕНЬ ЛОГІЧНОГО Одиниця НА ВИХОДІ тригерів і бите C7 ПОРТУ РС. ЦЕЙ БІТ Опитувались ПРОГРАМОЮ Контролери та ПРИ ВИЯВЛЕННЯ НА НЬОМУ ЛОГІЧНОГО Одиниця НАЧІНАЕТСЯТАКТІРОВАНІЕ АЦП І ЗАПИС РЕЗУЛЬТАТУ У ПАМ'ЯТЬ Контролери.
ПРИ УСТАНОВЦІ У бите С5 ПОРТУ РС ЛОГІЧНОГО Одиниця Скидати Запускати СИГНАЛ З ВИХОДУ тригер, СХЕМА ЗАПУСКУ Приводяться в ГОТОВНІСТЬ ДО НОВОГО ЦИКЛУ ПЕРЕТВОРЕННЯ.
СХЕМА ЗАПУСКУ
5. АЦП КР1107ПВ2
ІНТЕГРАЛЬНОЇ напівпровідникова мікросхема КР1107ПВ2 ПРЕДСТАВЛЯЄ СОБОЮ Швидкодія восьмирозрядних АНАЛОГОЦІФРОВОЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ Із частотою ПЕРЕТВОРЕННЯ ДО 20 МГЦ. МІКРОСХЕМИ Призначений для перетворення вхідних аналогових сигналів в діапазоні негативна напруга ВІД-2В ДО 0В В ОДИН З КОДІВ Паралельно ЗЧИТУВАННЯ: ПРЯМОЇ двійковій, ЗВОРОТНЯ двійковій, ПРЯМОЇ ДОДАТКОВИЙ, ЗВОРОТНЯ ДОДАТКОВИЙ.
ПОБУДОВА АЦП ПО ПОВНІСТЮ паралельна схема ДОЗВОЛЯЄ ОТРИМАТИ максимальну швидкодію при МІНІМАЛЬНОЇ ДИНАМІЧНОЇ Похибка БЕЗ ВИКОРИСТАННЯ ЗОВНІШНЬОЇ СХЕМИ Вибірка Зберігати у всьому діапазоні частот ПЕРЕТВОРЕННЯ.
ВИХІДНІ РІВНІ І РІВНІ керуючих сигналів АЦП відповідає рівню ТТЛ.
КОНСТРУКТИВНО ІС КР1107ПВ2ІЗГОТОВЛЕНА У Металокерамічна Корпус з 64 висновок типу 2136.64-1. Особливостями корпусу Є НАЯВНІСТЬ Радіатори, виконаний у вигляді Анодовані ПЛАСТИНИ З алюмінієвих сплавів. Така конструкція забезпечує РОБОТУ МІКРОСХЕМИ в діапазоні температур -10? +70 ° С.
ПРИЗНАЧЕННЯ ВИСНОВКІВ ІС КР1107ПВ2
Опорної напруги U1
ВХІД (аналоговий сигнал)
ЗАГАЛЬНИЙ (Аналоговая ЗЕМЛЯ)
ВХІД Коригування НЕЛІНІЙНИЙ
Опорною напругою U2
НАПРЕЖЕНІЕ ХАРЧУВАННЯ UП1
ЗАГАЛЬНИЙ (ЦИФРОВА ЗЕМЛЯ)
Тактова СИГНАЛ
ВИХІД 8 (молодший розряд)
ВИХІД 7
ВИХІД 6
ВИХІД 5
УПРАВЛІННЯ ВИХІДНІ КОДОМ, Вхід 2
ВИХІД 4
ВИХІД 3
ВИХІД 2
ВИХІД 1 (старший розряд)
УПРАВЛІННЯ ВИХІДНІ КОДОМ, Вхід 1
НАПРУГА ХАРЧУВАННЯ UП2
ОСНОВНІ ЕЛЕКТРИЧНІ ПАРАМЕТРИ
НАПРЕЖЕНІЕ ХАРЧУВАННЯ UП1
НАПРЕЖЕНІЕ ХАРЧУВАННЯ UП2
Вихідна напруга ВИСОКОГО РІВНЯ
Вихідна напруга НИЗЬКОГО РІВНЯ
НАПРЕЖЕНІЕ ЗСУВУ "0" НА ВИХОДІ
Абсолютна погрішність ПЕРЕТВОРЕННЯ У кінцевій точці ШКАЛИ
Диференціальні НЕЛІНІЙНИЙ
НАПРЕЖЕНІЕ ДЖЕРЕЛА U1
НАПРУГА ДЖЕРЕЛА U2
Максимальний час ПЕРЕТВОРЕННЯ
МАКСИМАЛЬНА ЧАСТОТА ПЕРЕТВОРЕННЯ
Апертурною НЕВИЗНАЧЕНІСТЬ
ВХІДНИХ ЄМНІСТЬ
5В
-6В
> 2.4B
> 0.4B
-0.1? 0.1B
-0.1? 0.1B
-1? 1 ЕМР
-0.1? 0.1B
-2В
20МГц
ВИДИ ВИХІДНИХ КОДІВ І ВІДПОВІДНІ ІМ РІВНІ Напруга на вході 36 І 41 ПРЕДСТАВЛЕНІ У Таблиця 5.1
Таблиця 5.1
ТАБЛИЦЯ ВИХІДНИХ КОДІВ АЦП КР1107ПВ2
ТИП КОДА
Логічному рівні
36
41
ПРЯМІ Двійкове
ЗВОРОТНЯ Двійкове
ПРЯМІ З ДОПОВНЕННЯ ДО ДВОХ
ЗВОРОТНЯ З ДОПОВНЕННЯ ДО ДВОХ
6. КПУ "Електроніка 2702"
УНІВЕРСАЛЬНИЙ програмований контроллер "Електроніка 2702" побудований на основі МІКРОПРОЦЕСОРА К580ВМ80, містить у своєму складі ДВА контроллер ввода-ВИВЕДЕННЯ, ДВА Програмований таймер, КОНТРОЛЕР прямого доступу до пам'яті, контролер переривань, МІКРОСХЕМИ постійної і оперативної пам'яті, СХЕМИ ЛОГІКИ УПРАВЛІННЯ. Управління контролером здійснюється з клавіатури, РЕЗУЛЬТАТИ відображається на дисплеї.
КОНТРОЛЕР Оперують ВОСЬМІБІТНИМ Паралельно КОДОМ, МАЄ СОРОК ВІСІМ Двонаправлений Програмований КАНАЛ ВВЕДЕННЯ-ВИВЕДЕННЯ. КОНТРОЛЕР можете здійснювати наступні операції:
1. ОПИТУВАННЯ ПОРТІВ ВВЕДЕННЯ-ВИВЕДЕННЯ І ЗАПИС ІНФОРМАЦІЇ З НИХ У ОЗУ.
2. ЗАПИС У ПОРТИ ВВЕДЕННЯ-ВИВЕДЕННЯ ІНФОРМАЦІЇ З ОЗУ.
3. ВСІ ОПЕРАЦІЇ З ПАМ'ЯТТЮ ХАРАКТЕРНІ Для процесора К580ВМ80 І
Визначає набір ЙОГО КОМАНД.
7. ПРОГРАМ роботи контролера
ПРОГРАМА, що забезпечують роботу Контролери та АЦП ПОВИННА:
1. ПЕРЕДБАЧАЄ ПРОГРАМНЕ ЗМІНА ВИХІДНОГО КОДА АЦП.
2. СТРОБІРОВАТЬ АЦП й записує результати У ОЗУ З задається програмно
Частота.
3. ПЕРЕДБАЧАЄ ПРОГРАМНЕ ЗМІНА ПАМ'ЯТІ, що відводяться для ЗАПИСИ
СИГНАЛУ.
4. Опитували ОДИН З ПОРТІВ В ОЧІКУВАННІ СИГНАЛУ ПОЧАТКУ ПЕРЕТВОРЕННЯ.
5. Скидати СХЕМУ ЗАПУСКУ У ВИХІДНІ СТАН ВИСТАВЛЕННЯ В ОДНОМУ ІЗ
КАНАЛІВ ПОРТУ СИГНАЛУ ГОТОВНІСТЬ.
БЛОК-СХЕМА ПРОГРАМИ представлених на рис. 7.1
Повний лістинг ПРОГРАМИ з поясненням наведено нижче
MVIA, 8A;
OUTF7;
MVIA, 20;
OUTF6;
M1: INF6;
ANIA, 80;
JNM1;
LXIH, 2200;
M3: MVIA, 43;
OUTF6;
MVI03;
OUTF6;
INF5;
MOVM, A;
M2: MVIB, XX;
DCRB;
NOP;
NOP;
NOP;
JNZM2;
MVIA, 29;
CMPH;
INXH;
JNZM3;
HALT
ВИСНОВОК
У результаті проведеної роботи Спроектований восьмирозрядних Паралельно АЦП ДЛЯ СПОСТЕРЕЖЕННЯ ФОРМИ ВИПАДКОВОГО СИГНАЛУ, знімає з ФЕУ. ДАНІ З АЦП ЧЕРЕЗ програмований контроллер можуть передаватися в мікропроцесорних систем КОМП'ЮТЕРА ДЛЯ СПОСТЕРЕЖЕННЯ ТА ОБРОБКИ. УСТАНОВКА ВІДПОВІДАЄ заданих технічних УМОВ, що дозволяють обробляти ВХІДНІ СИГНАЛИ негативної полярності амплітудою від 0 ДО -2 В И тривалістю більше 10? S. ВИХІДНІ дані представляються восьмирозрядних КОДОМ З Максимальна похибка за амплітудою не більш як 5% і по тривалості не більш як 3%.
БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК
1. ФЕДЕРКОВ Б.Г., ТЕЛЕЦЬ В.А., МІКРОСХЕМИ ЦАП І АЦП: ФУНКЦІОНУВАННЯ,
ПАРАМЕТРИ, ЗАСТОСУВАННЯ. М.: ЭНЕРГОИЗДАТ, 1990. -320с.
2. Валах В.В., ГРИГОР'ЄВ В.Ф., швидкодію АЦП для вимірювання ФОРМИ ВИПАДКОВИХ СИГНАЛІВ М.: ПРИЛАДИ І ТЕХНІКА експерименту. 1987. № 4 С.86-90
3. Швидкодія Інтегральні мікросхеми ЦАП І АЦП І ВИМІР ЇХ ПАРАМЕТРІВ. ПІД РЕДАКЦІЄЮ МАРЦІНКЯВЮЧЕСА. М.: РАДІО І ЗВ'ЯЗОК. 1988
