5. Разработка принципиальной электрической схемы устройства.
При переходе от функциональной схемы к принципиальной схеме необходимо разрешить следующий ряд вопросов:
Решение вопросов, связанных с организацией цепей питания. Для фильтрации помех в цепях питания необходимо поставить один низкочастотный электролитический конденсатор на каждую из шин питания и по одному высокочастотному конденсатору на каждые пять корпусов микросхем.
Неиспользованные входы микросхем. Неиспользованные входы подключаются в соответствии с логикой либо к «земле» («логический 0») , либо к источнику питания через сопротивление 1кОм – по одному на каждые 20 входов («логическая 1»).
Схема электрическая принципиальная и спецификация приведены в прил.1.
5.1 Расчёт потребляемой мощности.
В общем случае
динамическая мощность рассчитывается
по формуле:
,
где
- емкость нагрузки;СВЫХ
– выходная емкость логического элемента;
СМ
– емкость монтажа (15пФ); СВХ
– входная емкость элемента нагрузки;
F
– частота переключения; Е
– напряжение питания.
Статическая мощность Рстат вычисляется, исходя из выражения:
Рстат=Iпот*Uп,
где Iпот – ток, потребляемый микросхемой в статике.
Uп – напряжение питания. Принимается равным 5В.
Сводная таблица.
|
Обозначение |
Iпот,мА |
Рстат.,мВт |
СМ , пФ |
k |
СВЫХ , пФ |
СН , пФ |
СВХ , пФ |
Е, В |
F, МГц |
Рдин, мкВт |
|
DD2(3) |
4 |
20 |
15 |
2 |
20 |
55 |
5 |
5 |
1,25 |
1875 |
|
DD2(6) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
15 |
5 |
1,52 |
1900 |
|
DD2(8) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
1,25 |
1250 |
|
DD2(11) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
1,52 |
1520 |
|
DD3(2) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
1,52 |
1520 |
|
DD3(4) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
0,1 |
100 |
|
DD3(6,8,10) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
1,25 |
3*1250 |
|
DD3(12) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
1,52 |
1520 |
|
DD4(3,6) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
1,52 |
2*1520 |
|
DD4(8) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
10 |
5 |
0,1 |
112,5 |
|
DD4(11) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
20 |
5 |
25,6 |
35200 |
|
DD5(3,11) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
1,52 |
2*1520 |
|
DD5(6,8) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
1,25 |
2*1250 |
|
DD6(3,6) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
1,25 |
2*1250 |
|
DD6(11) |
4 |
20 |
15 |
2 |
20 |
55 |
10 |
5 |
1,54 |
2502,5 |
|
DD7(6) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
10 |
5 |
1,54 |
1732,5 |
|
DD8(2,6) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
25,6 |
2*25600 |
|
DD8(4,10) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
0,1 |
2*100 |
|
DD8(8) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
1,52 |
1520 |
|
DD9(3,6,11) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
1,52 |
3*1520 |
|
DD9(8) |
4 |
20 |
15 |
2 |
20 |
55 |
5 |
5 |
1,52 |
2280 |
|
DD10(11) |
|
1000 |
15 |
1 |
20 |
35 |
10 |
5 |
1,25 |
1406,25 |
|
DD10(12,13) |
|
|
15 |
1 |
20 |
35 |
10 |
5 |
1,25 |
2*406,25 |
|
DD10(15) |
|
|
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
1,25 |
250 |
|
DD10(16) |
|
|
15 |
2 |
20 |
55 |
5 |
5 |
1,25 |
875 |
|
DD10(17) |
|
|
15 |
2 |
20 |
55 |
5 |
5 |
1,25 |
875 |
|
DD10(18) |
|
|
15 |
7 |
20 |
155 |
5 |
5 |
1,25 |
4000 |
|
DD11(3,5,7,9,18) |
38 |
190 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
1,25 |
4*250 |
|
DD12(11-18) |
43 |
215 |
15 |
1 |
20 |
35 |
10 |
5 |
1,25 |
8*1406,25 |
|
DD13(11-18) |
43 |
215 |
15 |
1 |
20 |
35 |
10 |
5 |
1,25 |
8*1406,25 |
|
DD14(12-18) |
43 |
215 |
15 |
1 |
20 |
35 |
10 |
5 |
1,25 |
7*1406,25 |
|
DD15(2,5,6,9 12,15,16,19) |
36 |
180 |
15 |
1 |
20 |
35 |
10 |
5 |
1,25 |
8*1406,25 |
|
DD16(2,5,6,9 12,15,16,19) |
36 |
180 |
15 |
1 |
20 |
35 |
10 |
5 |
1,25 |
8*1406,25 |
|
DD17(13) |
22 |
110 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
0,00002 |
0,02 |
|
DD18(13) |
22 |
110 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
0,0003 |
0,3 |
|
DD19(13) |
22 |
110 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
0,095 |
95 |
|
Обозначение |
Iпот,мА |
Рстат.,мВт |
СМ , пФ |
k |
СВЫХ , пФ |
СН , пФ |
СВХ , пФ |
Е, В |
F, МГц |
Рдин, мкВт |
|
DD20 |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
|
5 |
0,059 |
59 |
|
DD21(2,5,6,9 12,15,16,19) |
36 |
180 |
15 |
1 |
20 |
35 |
10 |
5 |
1,25 |
8*1406,25 |
|
DD22(5) |
10 |
50 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
1,52 |
1520 |
|
DD23(10,11,12,13) |
35 |
175 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
1,52 |
4*1520 |
|
DD24(1) |
15 |
75 |
15 |
1 |
20 |
35 |
10 |
5 |
0,76 |
855 |
|
DD24(2) |
15 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
10 |
5 |
0,38 |
95 |
|
DD25(5) |
4 |
750 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
0,76 |
760 |
|
DD25(9) |
4 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
0.89 |
111,25 |
|
DD26(7) |
150 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
15 |
5 |
1,52 |
1900 |
|
DD27(5,6,8,9) |
4 |
450 |
15 |
1 |
20 |
35 |
5 |
5 |
12,8 |
4*12800 |
|
DD28(6-10,13-16) |
90 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
|
5 |
1,25 |
9*1250 |
|
DD28(5,19) |
90 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
10 |
5 |
2,5 |
2*2812,5 |
|
DD29(6,10,13, 14,27) |
90 |
20 |
15 |
1 |
20 |
35 |
10 |
5 |
1,25 |
8*1406,25 |
Итого, приблизительная мощность, потребляемая цифровой частью схемы:
РЦ=4255+299,936=4554,936(мВт)≈4,55(Вт)
Мощность, потребляемая аналоговой частью схемы:
РА=РКК+РУСИЛ+РAC/DC+РАЦП+2∙РГальв. развязка
РА=450+450+500+480+2*420=2720(мВт)=2,72(Вт)
Суммарная мощность, потребляемая схемой:
Р=РЦ+РА ; Р=4,55+2,72=7,27 (Вт)