Описание селектора импульсов по длительности

 

Содержание

Введение……………………………………………………………….……4

1. Описание селектора импульсов по длительности
1. Схема селектора импульсов по длительности…….……….......5
2. Описание работы и расчет электронных узлов

2.1     Интегратор  и разрядная цепь……………………………...…...8

1. Амплитудный селектор……………………...…………........…10
2. Дифференцирующая цепь……………………………………...12
3. Ждущий мультивибратор…………………………...………….13
4. Канал связи……………………………………………………...14
5. Блок питания……………………………………………………15

Заключение………………………………………………………………..16

Библиографический список………………………………….…..………17

Приложения………………………………………………….…..….…….18

 

Введение

Тема данного курсового  проекта: Селектор импульсов по длительности.

Селектор вырабатывает выходной импульс прямоугольной формы  заданной длительности и амплитуды, если длительность входного импульса превышает заданное время Т0, равное времени интегрирования от нуля до уровня срабатывания амплитудного селектора U_ПОР.

Селектор импульсов реализован при помощи интегратора на МС1006ВИ с подключенной к нему разрядной цепью на полевом транзисторе, амплитудного селектора на транзисторах, дифференцирующей цепи, ждущего мультивибратора на операционном усилителе КР140УД8 и согласующего каскада.

В графической части приведена  схема электрическая принципиальная селектора импульсов по длительности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Описание селектора импульсов по длительности

1.1Схема селектора импульсов по длительности

Структурная схема селектора импульсов по длительности состоит из:

- Интегратор;

- Р-цепь-Разрядная цепь;

- АС – Амплитудный  селектор;

- Д-цепь – Дифференцирующая цепь;

- ЖМВ – Ждущий мультивибратор;

- КС- Канал связи с согласующим  каскадом на транзисторах.

Рис. 1 Структурная схема преобразователя

Напряжения в различных  точках структурной схемы преобразователя  представлены на соответствующих временных  диаграммах на рисунке 2.

Элементная база преобразователя  указана в таблице 1, исходные численные  данные – в таблице 2.

 

 

 

 

 

 

Рис. 2 Временные диаграммы работы преобразователя

Таблица 1 Элементная база преобразователя

Таблица 2. Исходные численные данные.

На вход схемы поступает прямоугольный импульс, амплитудой 5 В. При достижении напряжения U_С емкость перестает заряжаться и открывается разрядный ключ.

Импульс с выхода интегратора  поступает на вход амплитудного селектора, формирующего перепад напряжения, если сигнал достигает порогового напряжения.

Дифференцирующая цепь выделяет передний фронт входного прямоугольного сигнала и генерирует короткие импульсы в момент переключения сигнала.

Ждущий мультивибратор формирует  выходной импульс длительностью  t_и=60 мкс.

Для согласования выходного  сопротивления схемы с волновым сопротивлением канала связи используется согласующий каскад на биполярном транзисторе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Описание работы и расчет электронных узлов

2.1.Интегратор и разрядная цепь

 

На выходе интегратора вырабатывается импульс положительной полярности.

Рис. 3. Интегратор и разрядная цепь

Рис. 4. Временная диаграмма напряжения на выходе интегрирующей цепи

 

 

Для запуска интегратора  на вход подается перепад напряжения отрицательной полярности. Емкость  С2 начинает заряжаться через резистор R3.

Как только напряжение на емкости  достигнет порогового значения, заряд  прекращается, открывается разрядный  ключ и емкость разряжается.

На выходе вырабатывается импульс положительной полярности амплитудой 0,95 Еп.

Интегратор  построен на основе таймера КР1006ВИ1 (приложение 4) .Разрядная цепь представляет собой полевой транзистор КП103Б (приложение3).Для ограничения тока стока I_c=6мА,установим транзистор R2=U_c/I_c=5/6*10^-3=910Ом.

Справочные данные приведены в приложении 4.

R3 и C2 выбираются согласно выражению t_З= 1,1*R3*С2=60мкС.

Зададимся емкостью С2=15мкФ, тогда номинал резистора R3=t_и/(1,1*С2).

R3=60/(1,1*47)=3,6кОм.

Дифференцирующая цепь генерирует импульсы в виде коротких остроконечных импульсов в моменты переключения входного сигнала. Отрицательный пик ограничивается диодом VD1 (приложение 3) для безопасной работы следующего узла устройства.

Время выходного импульса определяется выражением t_И=4*τ=60мкс.

Постоянная времени дифференцирующей цепи τ = R1*C1.

Зададимся емкостью С1=15 мкФ, тогда номинал резистора                     R1= τ /С1,   τ = 60/4=15мкс.

R1=15/15=1кОм. 

2.2 Амплитудный  селектор.

Схема пропускает на выход  входные импульсы, амплитуда которых  превышает заданное время Т₀,равное времени интегрирования от нуля до уровня срабатывания амплитудного селектора U_пор . При подаче на вход селектора сигналов с меньшей амплитудой, селектор своего состояния не изменяет, т.е. на подобные входные сигналы не реагирует. И только тогда, когда поступят сигналы выше заданного порога, селектор изменит свое состояние и выработает определенный выходной сигнал.

Рис. 5. Амплитудный селектор

Рис. 6. Временная диаграмма напряжения на выходе АС

 

Амплитудный селектор построен на основе транзистора КТ315Д .

Справочные данные приведены в приложении 3.

 

U_б=U_пор*(R5/(R5+R4))

Зададимся значением R4=1000 Ом

1000/(1000+R5)=0.7/5

R5=6200 Ом

 

I_к=h_21э *I_б

I_б=5/6200=0.0008A=0.8mA

I_к =90*0.8*10^-3=72mA

R6=E_пит/I_к

R6=5/72*10^-3=69.4 Ом, из ряда Е24 выбираем номинал 75 Ом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Дифференцирующая цепь

Дифференцирующая цепь генерирует импульсы в виде коротких остроконечных импульсов в моменты переключения входного сигнала. Отрицательный пик на выходе ограничивается диодом VD2 (приложение 3) для безопасной работы следующего узла устройства. Дифференцирующая цепь представляет собой RC – цепь.

Рис. 7. Дифференцирующая цепь

Рис. 8. Временная диаграмма напряжения на выходе Д-цепи

Время выходного импульса определяется выражением t_И=4*τ=60мкс.

Постоянная времени дифференцирующей цепи τ = R1*C1.

Зададимся емкостью С1=15 мкФ, тогда номинал резистора    R1= τ /С1,           τ = 60/4=15мкс.            R1=15/15=1кОм.

4. Ждущий мультивибратор

Назначение таких устройств  – получение одиночных импульсов  заданной длительности. Импульс на выходе возникает при подаче на вход специального запускающего сигнала. Поскольку  на входе включена дифференцирующая цепь, форма и длительность такого сигнала могут быть произвольными. Ждущий мультивибратор построен на основе операционного усилителя КР544УД8. Справочные данные приведены в приложении 5.

Рис. 9. Ждущий мультивибратор

Рис. 10. Временная диаграмма напряжения на выходе ЖМВ

Длительность импульса на прямом выходе Q можно оценить соотношением t_И=R9*C5*Ln((R7+R8)/R7)

Зададимся значением C5=68нФ и R9=1000 Ом

Ln((1000+R8)/1000)=60*10^-6/0.000618=0.882             e^0.882=2.416

R8= 2.416*1000-1000=1416 Ом, из ряда Е24 выбираем номинал 1500 Ом.

5. Канал связи

Согласующий каскад предназначен для согласования выходного сопротивления  устройства с выходным сопротивлением канала связи (R_вых=ρ).

Согласующий каскад представляет собой биполярный транзистор КТ315Д.

Справочные данные приведены в приложении 3.

Волновое сопротивление  экранированной витой пары равно 600 Ом, из ряда Е24 выбираем номинал 620 Ом.

Рис. 11. Канал связи

 

 

 

 

 

2.6.Блок питания

Для питания микросхем  электронного устройства необходимо использовать блок питания.

Принципиальная электрическая  схема блока питания приведена  в приложении 2.

Для понижения входного синусоидального  напряжения 220В используется трансформатор. Двухполупериодный выпрямитель  преобразует переменный ток в  постоянный. Для сглаживания пульсаций  после диодного моста  параллельно  нагрузке подключаются электролитические  конденсаторы.

Для получения требуемых  величин напряжения применяются  трехвыводные стабилизаторы 78L05 и 79L05.

Справочные данные для  используемых в блоке питания  элементов приведены в приложении 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В курсовом проекте было разработано электронное устройство вырабатывания выходного импульса прямоугольной формы длительностью t_И=60 мкс и амплитудой U_m=4В.

Элементная база преобразователя  и исходные численные данные соответствуют  заданному варианту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

1. Лачин В.И., Савёлов Н.С. Электроника. – Ростов н/Д: Феникс, 2009.
2. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. – М.: Радио и связь, 1989.
3. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. – М.: Мир, 1993. – 371 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 3

Таблица 1. Справочные данные диода КД510А

Iпр.ср., А	Uпр max, В	Uобр, В	Iобр max, мкА	Fmax, МГц
0,2	1,0	70	5	50

 

Таблица 2. Справочные данные полевого транзистора КП 103 Б

Таблица 3. Справочные данные КТ315Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 4

Таблица 1. Справочные данные КР1006ВИ1

Напряжение питания	от 3 до 15 В
Выходное напряжение низкого  уровня     при Uп=5 В, Uср=3,7...4,7 В, Iвых=5 мА      при Uп=15 В, Uср=11,5...14 В, Iвых=0,1 А	не более 9,35 В  не более 2,5 В
Выходное напряжение высокого уровня      при Uп=5 В, Uср=1,8...2,8 В, Iвых=0,1 А      при Uп=15 В, Uср=5,5...8 В, Iвых=0,1 А	не менее 2,75 В  не менее 12,5 В
Ток потребления      при Uп=5 В, Uср=3,7...4,7 В, Uвх=2,3...3,3 В      при Uп=15 В, Uср=11,5...14 В, Uвх=7...9,5 В	не более 6 мА  не более 15 мА
Выходной ток при Uп=15 В	не более 2 мкА
Ток срабатывания	250 нА
Время нарастания (спада)	300 нс
Начальная погрешность при Uп=15 В	не более 3 %
Нестабильность начальной  погрешности от напряжения питания	не более 0,3 %/В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 5

Таблица 1. Параметры ОУ КР544УД8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 6

Таблица 1. Справочные данные LM7805, LM7815

	78L05	79L05
Номинальное выходное напряжение	+5V	-5V
Максимальный выходной ток	100mA (долговременный)
Максимальное входное  напряжение	+30V		-30V
Напряжение выход-вход (dropout)	>2V
Максимальная рассеиваемая мощн.	0,625W
Диапазон температур	-10..+70°C
Корпус	КТ-26 (TO-92)