Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Автоматики

Курсовой проект по Схемотехнике

«Многоканальный генератор импульсных сигналов»

Факультет: АВТ Проверил: Ерушин В.П.

Группа: АА-37

Выполнил: А.А.

Новосибирск 2005

Содержание

Введение	3
1. Исходные данные	4
2. Часть I. Малая степень интеграции
2.1. Функциональная схема МГИС	5
2.2. Разработка функциональной схемы первого варианта	5
2.3. Разработка принципиальной схемы первого варианта	6
2.4. Расчет элементов схемы первого варианта	8
2.4.1. Расчет схемы автоматической установки нуля	8
2.4.2. Расчет схемы устранения дребезга контактов	9
2.4.3. Расчет кварцевого генератора	10
2.4.4. Расчет ФКИ 1	11
2.4.5. Расчет одновибратора	13
2.4.6. Расчет ФКИ 2	14
2.4.7. Расчет ФКИ 3	16
2.4.8. Расчет ФКИ 4	17
2.4.9. Расчет вилки на резистор R11	18
2.4.10. Расчет схемы задержки	19
2.4.11. Расчет ФКИ 5	20
2.4.12. Расчет и выбор операционного усилителя	22
2.4.13. Цифровой КМОПТЛ—канал	24
2.4.14.Расчет номинала резистора R30 (ТТЛ канал)	24
2.4.15.Расчет номиналов резисторов R31 и R32	25
2.5. Анализ нестабильности временной диаграммы	25
2.6. Временные диаграммы МГИС низкой степени интеграции	28
3. Часть II. Средняя степень интеграции
3.1. Функциональная схема МГИС	29
3.2. Разработка функциональной схемы второго варианта	30
3.3. Разработка принципиальной схемы второго варианта	30
3.4. Расчет элементов схемы второго варианта	31
3.4.1. Расчет САУН и СУДК	31
3.4.2. Расчет кварцевого генератора	31
3.4.3. Расчет «вилки» на резисторы R7 и R8	32
3.5. Матрица прошивки ППЗУ	33
3.6. Временные диаграммы МГИС средней степени интеграции	34
Заключение	35
Приложение	36
Список использованной литературы	40

Введение

Многоканальный генератор импульсных сигналов (МГИС) может использоваться при регулировке и настройке различных радиоэлектронных устройств. Он часто имеет применение в телемеханике, современных электронных и радиотехнических приборах и системах.

В курсовом проекте согласно техническому заданию требуется разработать схему МГИС в двух вариантах.

В первом варианте необходимо создать 4 выходных канала: аналоговый и 3 цифровых (ТТЛ, КМОПТЛ, ЭСЛ). Реализовать их нужно на логических ИМС серии 155, при этом максимальное число корпусов без учета операционного усилителя (ОУ) и ПУ ЭСЛ - 6 штук.

Во втором варианте выходной канал один: ТТЛ - канал. Схема управления без буферных элементов на любых ИМС, максимальное число корпусов - 4. ИМС 155РЕ3 не применять.

В обоих вариантах задаются 2 режима работы: ручной и автоматический. В любом режиме первый запуск - от кнопки. Переключение режимов производится с помощью тумблера.

1. Исходные данные

Нормированные амплитуды и длительности импульсов аналогового канала:

№ сигнала	1	2	3	4	5	6	7
Амплитуда (норма 0,4В)	15	0	12	16	-13	0	14
Длительность (норма 10мкс)	3	1	1	2	2	1	4

Рис.1. Временная диаграмма выхода аналогового канала

Рис.2. Временная диаграмма выхода ТТЛ канала

2. Часть I . Малая степень интеграции

2.1. Разработка функциональной схемы 1-го варианта

При включении питания RS триггер (элементы DD1.1 и DD1.2) находится в нулевом состоянии, т.к. схема автоматической установки нуля подаёт на вход R триггера уровень логического нуля. На входе генератора логический “0”, что запрещает его работу.

При нажатии на кнопку “пуск”, формируется короткий нулевой импульс и на инверсном выходе DD1.1 формируется уровень логической единицы, которая запускает генератор, импульс которого поступает на вход первого ФКИ.

Необходимые импульсы (с выходов 1,2,3,4,5 ) поступают на устройство формирования сигналов (УФС), где преобразуются в аналоговый сигнал, ТТЛ, ЭСЛ и КМОП логику.

Преобразование в аналоговый сигнал производится сумматором-вычитателем на операционном усилителе DA1.

МГИС имеет возможность работать в двух режимах: автоматическом и ручном .

2.2 Расчет элементов схемы первого варианта

2.2.1. Расчет схемы автоматической установки нуля (саун)

САУН необходима для установки схемы в исходное состояние при включении питания.

Рис.3. Схема автоматической установки нуля

_. = (510)мс

= 10мс

принимаем

, следовательно

2.2.2. Расчет схемы устранения дребезга контактов (СУДК) При нажатии кнопки SB "Пуск" формируется короткий нулевой импульс длительностью 1 мкс.

Рис.4. Схема устранения дребезга контактов

примем

2.2.3. Расчет кварцевого генератора

Генератор вырабатывает меандр

длительностью 200мкс.

Т=200 мкс

t_{и 1}=t_{и 2}=100 мкс

Е_п = 5 В

R_вых⁰=8.2 Ом

R_вх¹=50 кОм

Рис.5. Кварцевый генератор

Из вышеприведённого соотношения R выбирается 20 кОм. => R₇=R₈=20кОм

t_и1 = t_и2 =C*R*ln(Eп/(Еп-Uпор))

t_{и 1}=0.33CR

C₃ = C = 15.152 нФ.

C₃ (Е24) = 15 нФ.

Частота кварца ZQ равна:

Т= t_и1 + t_и2 =200 мкс.

Кварц выбирается частотой 5 кГц. => f=5 кГц.

R₇=20кОм, R₈=20 кОм, С₃=15 нФ.

Расчет вилки на резистор в КМОП-канале:

Для формирования КМОП-канала используется ИМС 155ЛН5 с К_{раз max}= 25.

I_{вых max}⁰= 1.6 мА; К_{раз факт} = 100; Е_п = +10 В; U_вх⁰ ≤ 1.5 В; U_вх¹ ≥ 8.5 В

U_вых¹ ≈8.5 В, I_вх⁰ ≤0.2 мкА; I_вх¹≥ 0.5 мкА.

250.125 Ом ≤R₃₁≤ 30000 Ом

R₃ = 10 кОм.

4. Расчеты фки

Используем общую схему ФКИ