СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………...4

1. Разработка функциональной схемы……………………………………5

1. Расчёт и выбор элементов принципиальной схемы…………………..6

   1. Цифро-аналоговый преобразователь……………………………….….6

   2. Генератор тактовых импульсов..…………………………………….…7

   3. Реверсивный счётчик……………………………………………………8

   4. Устройство управления счётом………………………………………...8

   5. Операционный усилитель……………………………………………...10

Список литературы………………………………………………………………..11

Приложение

Введение

В технике связи и управления, в измерительной технике используются импульсы напряжения и тока не только прямоугольной , но и непрямоугольной формы, например, пилообразной или более сложной формы. Известны многие методы формирования таких импульсов.

Практически любой сигнал, форма которого описывается функцией f(t), t0ttk-1, может быть приближённо воспроизведён путём формирования ступенчатого напряжения u(t) в интервале [t0, tk-1], такого, что |f(t)-u(t)| , где  - погрешность аппроксимации.

Если в заданном интервале [t0, tk-1] выбирать множество значений независимой переменной t0, t1, …, tk-1, ti<ti+1, то под ступенчатой функцией u(t) понимается функция u(t)=ai=const, titti+1, i=0, 1, …, k-1. Значение ti обычно задаются двоичным кодом Mi и каждому значению u(ti) ставится в соответствие n-разрядное двоичное число N(Mi). Если, например, n=8, то восьмиразрядным кодом возможно представить различных уровней; это число определяет разрешающую способность аналого-цифрового преобразования.

Точность воспроизведения функции f(t), естественно, зависит и от числа узлов аппроксимации, и от числа разрядов, которым кодируются аналоговые уровни в узлах. На точность аппроксимации влияют и инструментальные ошибки, обусловленные неточностью и дрейфом параметров генератора функций.

1. Разработка функциональной схемы.

Требуется спроектировать генератор, у которого зависимость выходного напряжения во времени f(t) имеет простую кусочно-линейную форму (рис. 1).

Рисунок 1.

Исходными данными для проектирования генератора напряжения специальной формы являются:

- амплитуда выходного сигнала;

- период колебаний выходного сигнала;

- сопротивление нагрузки;

- погрешность аппроксимации.

Данная функция имеет три линейных участка: первый – на интервале [0,T/4] линейно возрастающий, второй – на интервале [T/4,3T/4] и третий – на интервале [3T/4,T]. На первом участке на вход ЦАП должен подаваться возрастающий во времени код, на втором участке должен подаваться постоянный во времени последний код первого участка, на третьем – убывающий во времени код. Этого можно добиться, если заставить счётчик, выходной код которого и поступает на ЦАП, на первом участке работать на суммирование, на втором – приостановить счёт, на третьем – на вычитание.

Согласно изложенному принципу генератор должен иметь функциональную схему, представленную на рисунке 2.

Рисунок 2.

В схему входят стартстопное устройство (ССУ), генератор тактовых импульсов (ГТИ), устройство управления счётом (УУС), реверсивный счётчик (РС), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), операционный усилитель (ОУ).

2. Расчёт и выбор элементов принципиальной схемы.

1. Цифро-аналоговый преобразователь.

Определим разрядность ЦАП, исходя из заданной точности воспроизведения выходного напряжения:

n11, поэтому следует взять 12-разрядный ЦАП, например, К572ПА2 (рис. 3).

Рисунок 3.

Таблица 1.

Режим работы	Входы управления
	6	21
Запись данных в RG1, хранение предыдущих данных в RG2	1	0
Запись из RG1 в RG2, хранение данных в RG1	0	1
Прямое прохождение данных через RG1 и RG2	1	1

2. Генератор тактовых импульсов.

По полному времени изменения выходного сигнала генератора от минимального до максимального значения и разрядности ЦАП определим частоту тактового генератора.

Для построения генератора тактовых импульсов используем схему с кварцевым резонатором (рис. 4). Нужно получить частоту 164 кГц, возьмём кварцевый резонатор на 1МГц, тогда . Таким образом, нам необходим резонатор на 984 кГц и делитель частоты на 6.

Рисунок 4.

Делитель на 6 можно собрать, используя счётчик 555ИЕ10 по таблице 2. Его схема и соответствующий граф переходов показаны на рисунке 5.

Таблица 2.

		1	1	0

Рисунок 5.

555ИЕ10 – счётчик по mod 16 с синхронной загрузкой данных и асинхронным потенциальным сбросом в нулевое состояние значением сигнала ; сигнал управляет режимами счёта и загрузки (=1 – счёт, =0 – загрузка).

3. Реверсивный счётчик.

Построим принципиальную схему реверсивного счётчика с модулем пересчёта 4096 на трёх ИС 531ИЕ17 (рис. 6).

Рисунок 6.

531ИЕ17 – 4-разрядный двоичный реверсивный счётчик, назначение входов и такое же, что и у двоичного счётчика 555ИЕ10.

4. Устройство управления счётом.

Центральным устройством генератора, которое и определяет форму выходного сигнала, является УУС. Оно должно содержать:

• основной 12-разрядный двоичный счётчик, выполняющий роль таймера;

• вспомогательный двоичный счётчик – для формирования сигналов, соответствующих границам интервала линейности функции;

• схема селекции тактовых импульсов, управляющая включением счёта и направлением счёта (сложение или вычитание).

Основной счётчик можно построить на трёх ИС 555ИЕ10 (рис. 7). График выходного сигнала (рис. 1) удобно разбить на четыре временных интервала: на первом интервале реверсивный счётчик вычитает, на последующих двух – счёт приостанавливается, на последнем интервале – суммирует.

Следовательно, вспомогательный счётчик должен считать до четырёх, т. е. выдавать только четыре кодовые комбинации. Работу вспомогательного счётчика и схемы селекции тактовых импульсов можно рассмотреть в таблице 3. Таким образом для построения этих устройств понадобится два JK-триггера, элемент И-НЕ, элемент Исключающее ИЛИ, элемент И. Принципиальная схема будет иметь вид как на рисунке 8.

Рисунок 7.

Таблица 3.

x2	x1	Ес	U
0	0	0	0
0	1	1	X
1	0	1	X
1	1	0	1

Здесь x2,x1 – сигналы на выходах триггеров, Ес – сигнал разрешения счёта, U – направление счёта. Поскольку в двух промежуточных состояниях счётчик не считает, то не важно какое значение имеет сигнал U, поэтому для удобства возьмём его по 1 на этих интервалах.

Рисунок 8.

Рисунок 9. Временная диаграмма работы УУС.

5. Операционный усилитель.

Для согласования выхода генератора с заданной нагрузкой, а также для усиления мощности после ЦАП необходимо поставить неинвертирующий повторитель (рис. 10). Наиболее подходящий операционный усилитель для данной схемы – К140УД9.

РРисунок 10.

Список литературы.

1. Справочник по цифровой схемотехнике /В. И. Зубчук, В. П. Сигорский, А. Н. Шкуро. – К.: Тэхника, 1990. – 448 с.

2. Импульсные и цифровые устройства: Учеб. для студентов электрорадиоприборостроительных сред. спец. учеб. заведений /Ю. А. Браммер, И. Н. Пащук. – М.: Высш. шк., 2002. – 351 с.: ил.

3. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах: Справочник /Г. И. Пухальский, Т. Я. Новосельцева. – М.: Радио и связь, 1990. – 304 с.: ил.

4. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник /С. В. Якубовский, Л. И. Ниссельсон, В. И. Кулешова и др.; Под ред С. В. Якубовского. – М.: Радио и связь, 1989. – 496 с.: ил.

5. Электроника: Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов /В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев. – М.: Высш. шк. 1991. – 622 с.: ил.