Техническое задание

Разработать, описать и начертить согласно ЕСКД принципиальную электрическую схему измерительного устройства на базе заданного варианта построения его структурной или функциональной схемы, с предварительным обоснованным выбором серийных функциональных элементов при минимуме аппаратурных затрат и максимуме быстродействия.

Технические и эксплуатационные условия

Выбор элементной базы ведётся максимально на основе серийных ИМС, БИС/СБИС, МПК.

Напряжение питания: В;

Частота питания: Гц;

Допустимые пределы изменения напряжения питания: ;

Допустимые пределы изменения частоты питания: ;

Допустимые пределы изменения температуры: от до .

Функциональная схема с описанием принципа

Действия.

Структурная схема АЦПП последовательного считывания с синфазированием начала работы счетчика без синхронизации частот питания и заполнения приведены на рисунке выше. В этой схеме фазовращатель ФВ подключен к источнику питания ИП через фильтр Ф и фазорасщепитель ФР.

Счетчик ДС начинает работать в начале периода (выделяемого нуль-органом НО1) и останавливается в конце временного интервала (выделяемого нуль-органом НО2) , пропорционального преобразуемой величине Х. Указанный временной интервал фиксируется триггером Т, управляющим элементом И, через который на вход ДС поступает определенное число N_x счетных импульсов от генератора импульсов ГИ, равное N_x=t_x/Tги – период следования счетных импульсов.

Основной недостаток схемы АЦП этого варианта заключается в невысокой точности преобразования вследствие нестабильности частот питания ω и заполнения ω_ги. Для устранения этого недостатка необходимо либо стабилизация частот, либо их синхронизация. Последние более перспективно, так как отпадает необходимость в точности стабилизировать частоты.

Синхронизация частот может осуществляться либо умножением частоты заполнения ω_ги , либо делением частоты питания.

Временные диаграммы

Выбор элементной базы

В качестве элементной базы цифровой электроники АЦПП использована серия К531 интегральных микросхем (Серия транзисторно-транзисторной логики с диодами Шотки) основные параметры данной серии приведены в таблице (Таблица 1):

Параметры	K531 (ТТЛШ)	К555 (ТТЛШ)	К564 (КМОП)
	-2	-0,4	-0,00005
	0,05	0,02	0,001
	0,5	0,4	2,9
	2,7	2,5	7,2
	5	10	110
	4,5	10	160
,В	5	5	10
	20	8	0,45
	-1	-0,4	0,55
Цена	330	54	27

По данным таблицы 1 видно, что времена задержек распространения *1д_Р ¹1д_Р > интегральных микросхем ТТЛШ логики (серии К531 и К555) значительно (на порядок) меньше времен задержек интегральных микросхем КМОП логики (серия К564), таким образом можно сделать вывод, что ИМС ТТЛШ логики обладают значительно большим быстродействием, чем ИМС КМОП логики. Сравнивая две серии ИМС ТТЛШ логики видно, что серия К531 обладает более высоким быстродействием, чем серия К555. Номенклатура серии К531 достаточно велика: все необходимые цифровые ИМС (счетчики, триггер, схема И, мультивибратор) есть в данной номенклатуре, вышеперечисленные факты позволяют реализовать цифровую часть АЦПП на базе одной серии ИМС обладающих высоким быстродействием. Реализация цифровой части АЦПП на одной серии ИМС позволяет избежать использования различных преобразователей уровней между цифровыми схемами и делает реализацию схемы более простой, позволяет уменьшить аппаратные затраты. В схеме используется активный фильтр нижних частот первого порядка на быстродействующем операционном усилителе 154УД2.

В качестве фазовращателя используется контактный двухполюсный вращающийся трансформатор с RC-цепочкой СКТ-225-ДФ, поскольку данный вращающийся трансформатор имеет низкое номинальное напряжение возбуждения U = 8B, данное напряжение, возможно, подавать со схемы фильтра.

521СА1	238
К521СА1	240
521СА2	226
К521СА2	230
521СА3	260
521СА4	220
521СА5	260
521СА6	280
К554СА1	63
554СА2	28
554СА3А	110
554СА3В	100
К554СА6	226
597СА1	190
597СА2	190
597СА3	250
597СА4А	180
597СА4В	200

В качестве нуль-органов используются быстродействующие стробируемые компараторы напряжения 597СА2 с дифференцирующей цепочкой. Данный компаратор выбран, поскольку он имеет высокое быстродействие (Таблица 2): Т₃ одно из наименьших и наименьшее для компараторов, которые по выходным уровням согласуются с цифровыми ИМС ТТЛШ. Для питания всех устройств данной схемы используется источник вторичного электропитания ИПБ1В специально предназначенный для питания электронных узлов цифровой и аналоговой техники (микропроцессоров, операционных усилителей, узлов ТТЛ, ТТЛШ, ПИЗУ), чьи характеристики позволяют использовать его в данных эксплутационных условиях. Выходные напряжения +5В, +-15В позволяют обеспечить питание данной схемы.