1. Разработка функциональной схемы

По заданию необходимо спроектировать АЦП с параметрами:

• Тип преобразователя – период – код;

• Параметры входного сигнала – напряжение от 1 до 10В. Длительность от 0 до 2 с;

• Погрешность преобразования – 0,05%;

• Выходной сигнал – двоичный.

Функциональная схема преобразователя период – код представлена на рис.1.

Рис 1 – Функциональная схема преобразователя период – код.

В преобразователе периода в код используется метод последовательного счета, при котором преобразуемый временной интервал заполняется импульсами тактового генератора стабильной частоты. Временной интервал определяется путем подсчета числа импульсов, укладывающихся в преобразуемый период.

2. Расчётная часть

Задача расчёта разрядности счётчика сводится к тому, чтобы определить какое максимальное выходного кода. Разрядность счётчика определяется из следующих условий: длительности периода и погрешности преобразования.

1. Определим частоту задающего генератора. На данную величину установлено два ограничивающих условия: снизу – заданной погрешностью , а сверху – разрядностью используемых в схеме счетчиков.

2. Вычислим абсолютную величину погрешности рассматриваемого импульса:

3. Найдем нижний предел частоты задающего генератора из условия:

4. Определим минимальную необходимую разрядность для используемых в схеме счетчиков. Для этого вычислим максимальное количество импульсов задающего генератора, помещающихся в исходном импульсе.

3. Разработка принципиальной схемы

В схеме применяются микросхемы ТТЛ серии к155. Основные параметры данной серии приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Электрические параметры

1	Напряжение питания	4,75...5,25 В
2	Входное напряжение низкого уровня	0,4 В
3	Входное напряжение высокого уровня	2,4 В

3.1. Выбор счетчика

Для подсчета полученных импульсов с ГТИ за временной интервал используем счетчики К155ИЕ5. Микросхемы представляет собой двоичный счетчик. Каждая ИС состоит из четырех JK-триггеров,образуя счетчик делитель на 2 и 8. Установочные входы обеспечивают прекращение счета и одновременно возвращают все триггеры в состояние низкого уровня (на входы R0(1) и R0(2) подается высокий уровень). Выход Q1 не соединен с последующими триггерами. Если ИС используется как четырехразрядный двоичный счетчик, то счетные импульсы подаются на С1, а если как трехразрядный - то на вход С2.

1 - вход счетный С2; 2 - вход установки 0 R0(1); 3 - вход установки 0 R0(2); 4,6,7,13 - свободные; 5 - напряжение питания +U_п; 8 - выход Q3; 9 - выход Q2; 10 - общий; 11 - выход Q4; 12 - выход Q1; 14 - вход счетный C1;

Функциональная схема

3.2. Выбор триггера

Для управления старт- и стоп-импульсами используется JK-триггер К155ТВ15 - сдвоенный JK-триггер. Микросхема представляет собой два тактируемых J-K триггера с установкой в 0 и 1. Сигналы на входах J и К можно изменять как при лог. 0, так и при лог. 1 на входе С - для переключения триггера играют роль сигналы на этих входах лишь непосредственно перед переходом напряжения на входе С с лог. 0 на лог. 1.

1,15 - вход установки "0"; 2 - вход J1; 3 - вход K1; 4,12 - вход синхронизации; 5,11 - вход установки "1"; 6,7,9,10 - выходы; 8 - общий; 13 - вход K2; 14 - вход J2; 16 - напряжение питания;