![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Разработка генератора сигналов на цифровых микросхемах |
Введение Ускорение научно-технического прогресса, развитие автоматизации процессов производства требует постоянного совершенствования систем сбора и переработки информации .Наиболее успешно это решается при выполнении операций с величинами , представленными в дискретном (цифровом ) виде . К основным преимуществам обработки дискретной информации следует отнести высокую точность, большое быстродействие и хорошую помехозащищенность, в чем немалую роль сыграл опыт разработки средств цифровой вычислительной техники. Последнее относится не только к результатам, полученным на выходе цифровых приборов, но и ко многим узлам собственно аналого-цифровых преобразователей (АЦП), представляющих типичные элементы и устройства ЭВМ. Следует отметить также и то, что в настоящее время в связи со снижением стоимости элементов и узлов цифровой и вычислительной техники наметилась тенденция ещё более широкого введения этих элементов в состав измерительных устройств с цифровым выходом, вплоть до применения процессоров, устройств отображения и т.п. Положительные свойства с многодекадным цифровым отсчетом известны давно и в случаях, когда необходима высокая точность измерения при большом линейном диапазоне, применялись приборы подобного типа ( например, мосты и компенсаторы постоянного тока ). При этом, однако, логические операции в измерительном процессе выполнялись оператором. Современные цифровые приборы отличаются большой степенью автоматизации измерительного процесса, высоким быстродействием и удобством передачи результатов измерения на расстоянии, что особенно важно при непосредственной передаче информации в ЭВМ, работающие в режиме реального масштаба времени, например, в системе автоматического управления технологическим процессом. Автоматические цифровые приборы также широко применяют при выполнении лабораторных и цеховых измерений с участием оператора; при этом повышается удобство и производительность измерений, а также исключается субъективная погрешность отсчета, связанная с использованием стрелочных приборов. В настоящее время наиболее распространен цифровые приборы для измерения таких электрических величин, как напряжение, ток, сопротивление, частота, фаза, период, длительность импульсов и т.д. В данной дипломником проекте основное внимание уделено наиболее проверенным вариантом электронных цифровых приборов, выпускающимся серийно или отвечающим требованиям к серийному выпуску. К подобным требованиям, в первую очередь, относится отсутствие в составе комплектующих изделий элементов, требующих индивидуального подбора, технологичность конструкции, удобство эксплуатации. Аналитическая часть Общие вопросы проектирования электронных цифровых приборов . 1.1 Классификация цифровых приборов . Правильно составленная классификация облегчает изучение тех или иных предметов и, более того, в ряде случаев направляет исследователя на создание новых устройств, свойства которых не были известны. К настоящему моменту имеется значительное количество предложений по классификации цифровых приборов, которые отражают разные этапы развития цифровой измерительной техники и различный подход к выбору основных классификационных признаков.
Рассматриваемая классификация основана на некоторых признаках, представляющих интерес для пользователя цифровых приборов, и охватывает практически все известные типы электронных цифровых измерительных устройств. Как показано на структурной схеме (рис.1.1) цифровой измерительный прибор состоит из АЦП и устройства цифровой индикации УИ. Если нет необходимости в визуальном контроле результатов измерения, АЦП применяют как самостоятельное устройство, обеспечивающее на своем выходе выдачу результатов измерения в коде, удобном для ввода в ЭВМ. Назначение узлов АЦП следующее. Во входном преобразователе ПР1 аналоговая величина преобразовывается из одного вида в другой (А1-А2); например, здесь производится масштабирование входного сигнала, преобразование напряжения, сопротивления, емкости и других величин в постоянное напряжение. В этом же узле осуществляется как это требуется в некоторых типах АЦП, предварительная дискретизация по времени, при которой с помощью специальных схем выборки непрерывный сигнал превращается в последовательность импульсов, величина которых соответствует уровню непрерывного сигнала в определенные моменты времени. Собственно преобразование аналоговой величины в код (А2-К1) выполняется преобразователем аналог-код ПР2. Однако, если на выходе этого преобразователя код, например, отраженный неудобен для дальнейшего использования, то в таком случае применяют дополнительный преобразователь ПР3, который служит для получения кода К2; последний поступает на вход АЦП или на УИ. Согласованную работу узлов обеспечивают сигналы устройства управления УУ. В зависимости от назначения и принципа действия приборов иногда совмещают функции отдельных узлов или исключают их. На основании особенностей работы узлов АЦП выбраны следующие классификационные признаки. Основную функцию АЦП выполняет преобразователь аналог-код; поэтому в качестве первого классификационного признака выбран способ формирования разрядов в процессе преобразования аналоговой величины в код. Наибольшее распространение в АЦП получили временной и пространственный способы формирования разрядов. Аналого-цифровые преобразователи с пространственным способом формирования разрядов позволяют определить все разряды кода одновременно. Цифровой код передается по много проводной (по числу разрядов) линии связи. Кроме таких АЦП поразрядного кодирования с параллельной (одновременной) отработкой разрядов к данному типу преобразователей относят специальные АЦП пространственного кодирования. Эти устройства содержат диск или маску с кодовым рисунком; дискриминаторы, позволяющие установить в каждом из разрядов 1 или 0, и устройства считывания. Кодовый рисунок на диске или маске соответствует выбранному коду. Как правило, используют отраженный код (например код Грея), позволяющий снизить ошибку неоднозначности до единицы младшего разряда в то время, как при позиционном двоичном коде ошибка может достигать 50% максимального значения. При временном способе разряды цифрового кода образуются последовательно один за другим и в таком же порядке поступают по однопроводной линии в следующие узлы прибора.
К таким АЦП относят устройства с время - импульсным преобразованием, в которых постоянное напряжение преобразуется в пропорциональный ему временной интервал, а затем с помощью измерителя интервалов в цифровой код, так что к моменту окончания временного интервала завершается отработка последнего разряда; а также АЦП поразрядного кодирования с последовательной отработкой разрядов. В электромеханических АЦП маска или диск смещаются пропорционально преобразуемой аналоговой величине относительно неподвижного устройства считывания; в электронных - маска неподвижна, а плоский считывающий луч электронно-лучевой трубки, смещается. Некоторое распространение получили электромеханические АЦП, используемые в преобразователях угол-код. АЦП пространственного кодирования, основанные на применении кодирующей электронно-лучевой трубки, с помощью которых можно добиться высокого быстродействия, из-за значительных трудностей при разработке узлов прибора распространения не получили. Электронный вариант пространственного АЦП, включающий 2 -1 схем сравнения, на выходы которых подается исследуемое напряжение и напряжения от 2 -1 источников опорных сигналов (делителей напряжения ), отличающихся от соседних по уровню на 1 квант, обеспечивает длительность преобразования, равную времени срабатывания одной схемы сравнения и дешифратора. При выборе прибора по способу формирования разрядов учитывают, что в данном случае является более важным -экономия оборудования или выигрыш во времени. Для решения компромисса между требованиями быстродействия и экономии оборудования разработаны АЦП со смешанным пространственно- временным способом формирования кода. При этом весь код делится на группы разрядов, которые формируются одновременно с пространственным разделением; обработку групп производят последовательно по определенному временному графику. Вторым классификационным признаком, во многом определяющим структуру и свойства АЦП, является тип выбранного кода. Двоичный код применяют, как правило, в АЦП поразрядного кодирования с временным разделением разрядов. Единичный код (здесь имеется в виду та модификация единичного кода, когда число представляется пакетом единиц, изолированных паузами) применяют в таких широко распространенных АЦП с временным разделением разрядов, как время -импульсный (где с помощью последовательности счетных импульсов измеряется временной интервал) или частотно-импульсный (где аналоговая величина - частота, представленный последовательностью импульсов - преобразуется в число при прохождении на счетчик в течение калиброванного временного интервала). Если единичный код применяют в АЦП с пространственным разделением разрядов, то во всех каналах имеются независимые образцовые напряжения, отличающиеся друг от друга на один квант, отработка всего кода осуществляется без распространения от разряда к разряду. Этот метод преобразования называют иногда методом считывания. Дальнейшее преобразование единичного кода в код, удобный для наблюдения или обработки в ЭВМ, требует дополнительного оборудования. Двоично-десятичный код используют в цифровых приборах с временным разделением разрядов, где с помощью несложного дешифратора тетроды с двоичной организацией достаточно просто обеспечивают отсчет в десятичном коде.
Опыт эксплуатации систем, оснащенных управляемыми аттуаторами, показывает, что при работе в режиме холостого хода может возникнуть нестабильность. Система «Nicolaus», благодаря возможности точно устанавливать оптимальное начальное проходное сечение аттуатора и проверять этот показатель по отображению на дисплее программатора АЕ215, позволяет практически исключить этот недостаток. Система «Nicolaus» посредством БСУ генератора сигналов может стимулировать действие лямбда-зонда во время работы двигателя на газе без использования дополнительных адаптеров и эмуляторов. Сигнал лямбда-зонда поступает в БСУ для формирования сигнала управления аттуатором (10) и затем поступает в ЭБУ, моделируя работу на бензине. Исключение составляют системы питания, оснащенные системами бортовой диагностики ЕОВД (European On Board Diagnostic). Отечественные бензиновые впрысковые двигатели пока не оснащаются ЕОВД, хотя их внедрение в автомобильную практику было бы очень полезно. В Европе эти системы устанавливаются с 2001 г. В БСУ встроены реле для управления электромагнитами, которые используются для отключения цепи бензиновых форсунок (если двигатель не требует эмуляции форсунок) и стирания содержимого памяти ЭБУ в случае, если в процессе работы двигателя на газе блок управления бензиновым впрыском запоминает правильные показания датчиков
1. Расчет топологии толстопленочной микросхемы
2. Гибридные интегральные микросхемы
3. Общие сведения об интегральных микросхемах
4. Интегральная микросхема КР1533ТВ6
5. Интегральные микросхемы серии 500
9. Цифровые интегральные микросхемы
10. Прием ВЧ ТВ сигнала на ПК, TV-тюнеры
11. Испытания генераторов постоянного тока методом взаимной индукции
12. Термоэлектрические генераторы
13. Генератор числовой последовательности
14. Исследование эффекта автодинного детектирования в многоконтурном генераторе на диоде Ганна
15. 16-разрядный генератор псевдослучайных чисел
16. Кодер-декодер речевого сигнала. Амплитудно-фазовое преобразование
17. УСИЛИТЕЛЬ ГЕНЕРАТОРА С ЕМКОСТНЫМ ВЫХОДОМ
19. Генератор кадровой развертки для телевизионного приемника
20. Цифровой генератор синусоидальных колебаний
21. Цифровая обработка сигнала (Digital Signal processing)
25. Гистерезис полевой зависимости сигнала электрооптического светорассеяния в аэрозолях
26. Восстановление непрерывного сигнала
27. Малогабаритный взрывной генератор СВЧ импульсов для метеорологического применения
28. Закономерность изменения эффективности накопления сигнала двоичного кода
29. Усилитель генератора с емкостным выходом
32. УСИЛИТЕЛЬ ГЕНЕРАТОРА С ЕМКОСТНЫМ ВЫХОДОМ
33. Рубиновый оптический квантовый генератор
34. Кодер-декодер речевого сигнала. Амплитудно-фазовое преобразование
35. Цифровой генератор синусоидальных колебаний
36. Измеритель отношения сигнал/шум ТВ канала
37. Проектирование участка по изготовлению широкодиапазонного генератора импульсов
41. Частотный диапазон акустического сигнала
43. Программирование с использованием генератора случайных чисел
45. Кодер - декодер речевого сигнала
47. Передача и кодирование сигнала в сетчатке глаза
48. Кодирование сигнала в латеральном коленчатом теле и первичной зрительной коре
49. Методика використання опорних сигналів під час вивчення "Земельного проектування"
50. МПС цифрового оброблення сигналів
51. Порядок моделирования входного сигнала
52. Генератор випадкових чисел
57. Генератор трикутних напруг
58. Генераторы гармонических колебаний
59. Генераторы, шифраторы, дешифраторы диспетчерской централизации
60. Когерентное накопление сигнала
61. Охоронна сигналізація з GSM-каналом
63. Последовательности одиночных сигналов. Монохроматический и принятый сигнал
64. Принципы построения и функционирования различного вида генераторов колебаний
65. Программно-управляемый генератор прямоугольных импульсов инфранизких частот
66. Проектування пристрою пожежної сигналізації
67. Разработка термостата и канала обработки аналогового сигнала
68. Расчет ждущего блокинг-генератора
69. Розробка структурної схеми аналого-цифрового інтерфейсу. Підсистема збору аналогових сигналів
74. Функциональный генератор мод. 458.90, фирмы МТС
75. Электронные генераторы: мультивибратор. Назначение, принцип действия, применение
77. Молекулярні механізми перенесення сигналів регуляторів функції кори надниркових залоз
78. Аналіз можливих схем електрохімічних генераторів для автономних джерел електричної енергії
79. Обработка электрического сигнала с помощью фильтрации
80. Расчет машинного агрегата для получения электрической энергии с помощью генератора
83. Бензиновые и дизельные генераторы
84. Генераторы синусоидальных колебаний
89. Визначення потужності дизель-генераторів систем надійного живлення на АЕС