Referat.me
/ / Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу

Название: Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу

Вид работы: курсовая работа

Рубрика: Коммуникации и связь

Размер файла: 68.65 Kb

Скачать файл: referat.me-170119.docx

Краткое описание работы: Проектування каналу збору аналогових даних реальної мікропроцесорної системи, який забезпечує перетворення аналогового сигналу датчика - джерела повідомлень в цифровий код. В такому каналі здійснюється підсилення, фільтрація і нормування сигналу.

Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу

Вибір структурної схеми

Метою курсового проекту являється проектування каналу збору аналогових даних реальної мікропроцесорної системи. Такий канал являє собою пристрій, який забезпечує перетворення аналогового сигналу датчика – джерела повідомлень в цифровий код. При цьому в каналі здійснюється підсилення, фільтрація і нормування сигналу, придушення синфазної перешкоди, приведення сигналу до вигляду, придатного для вводу в аналогово цифровий перетворювач шляхом запам’ятовування його миттєвих значень і зберігання протягом визначеного проміжок часу.

Датчик має симетричний вихід , а АЦП несиметричний аналоговий вхід. Тому для їх узгодження до виходу датчика ми вмикаємо диференційний (узгоджуючий) підсилювач.

З завдання на проект відомо,що одночасно з корисним сигналом діє синфазна перешкода. Для ліквідації її впливу на аналоговий тракт, він повинен мати коефіцієнт послаблення синфазної перешкоди. Пристоєм, що послаблює її може бути той же диференційний підсилювач.

В момент перетворення аналогового сигналу в цифровий код напруга на вході АЦП повинно бути незмінним . Отже, до складу аналогового тракту повинен бути вімкнений пристрій виборки – збереження, котрий періодично запам’ятовує з усереднюванням миттєве значення вихідного сигналу фільтра і зберігає його протягом часу зберігання

Отже структурна схема аналогового тракта може бути представлена як покозано на мал



Мал Структурна схема пристрою

Д – датчик

ДУ – диференційний підсилювач

УВХ – пристрій виборки-зберігання

АЦП – аналогово-цифровий перетворювач

Принцип роботи схеми

Спроектований нами аналоговий тракт може бути використаний у барометричному пристрої, який використовується для точного вимірювання атмосферного тиску, що рівні моря складає 1013 мбар.

Зі збільшенням висоти або зі зміною стану погоди тиск повітря дуже змінюється. Датчик тиску живиться напругою 15V. Вихідна напруга складає 0 - 300 mV для діапазону вимірювання тиску 0-2 бара.

Для підсилення напруги в аналоговому тракті використовується диференційний підсилювач. Він виконує основне підсилення сигналу, придушує синфазну перешкоду, забезпечує узгодження з датчиком і регулює вихідну напругу. Данний підсилювач повинен мати коефіцієнт підсилення напруги рівний 34.

Для данного датчика ФНЧ не потрібен, тому що не заданий частотний діапазон, а сигнал задовольняє нормі.

Після підсилення сигнал подається на пристрій виборки-зберігання. Він слугує для затримки сигналу і подальшої передачі на АЦП при швидкій зміні вхідного сигналу. ПВЗ доцільно використовувати в нашому аналоговому тракті у зв’зку з тим, що тиск може швидко змінюватись.

З ПВЗ сигнал поданий на АЦП.


Виб і р и р озрахунок принцип ових схем вс і х блок і в

Вихідні данні:

Датчик

Мінімальне значення ЕДС на виході

Umin вих =0mV

Максимальне значення ЕДС на виході

Umax вих = 300mV

Пристрій виборки-зберігання

Час виборки

Час зберігання

АЦП

Шкала ( вихідна напруга канала)

ШАЦП = 10 V

Розрядність N=10


Вибір і розрахунок електричної принципової схеми диференційного підсилювача

Для підсилення напруги в аналоговому тракті використовується диференційний підсилювач.Він виконує основне підсилення сигналу, придушує синфазну перешкоду, забезпечує узгодження з датчиком і регулює вихідну напругу.

Мал 2. Диференційний підсилювач. Схема електрична функціональна

Данний підсилювач повинен мати коефіцієнт підсилення напруги рівний 200.


Мал 3. Цокольовка операційного підсилювача серії AD622

Довідникові данні:

Розрахунок:

На вхід підсилювача надходить сигнал зі значенням 300mV. Опір зворотнього зв’язку підсилювача повинен складати більше 2000. Відповідно резистор

R3 =50k

Розрахуємо опір R1


Обираємо резистор з реальним номіналом.

З допомогою резистора R2 ми ліквідуємо похибку, що виникає через наявність вхідної напруги зсуву та вхідного струму зсуву.

Враховуючи стандартні номінали маємо, що

Вибір і розрахунок електричної принципової схеми пристрою виборки та зберігання.

Схема пристрою виборки-зберігання представлена на малюнку 6



Мал 6. Схема пристрою виборки-зберігання. Схема електрична функціональна

Польовий транзистор VT1 з р-п переходом виконує роль кюча. Він ввімкнений по схемі із плаваючим затвором , завдяки чому незалежно від величини вхідного аналогового сигналу досягається повне відкриття ключа в момент виборки. Режим плаваючого затвору забезпечується за рахунок наявності управляючого діода VD1.

При подачі позитивного імпульсаUу діод закритий, а транзистор відкритий, т.я. потенціал затвору рівний потенціалу істока.

Якщо на діод надходить негативний імпульс керування – він відкривається. А напруга на затворі стає рівною керуючій і транзистор закривається.

Конденсатор С1 являється накопичувальною ємністю. Коли транзистор відкритий(момент виборки), надходить заряд ємності до миттєвого значення вхідного сигналу.Після закриття ключа на VT1 наступає час зберігання, на протязі якого конденсатор С1 незначним струмом утічки закритого транзистора і вхідним струмом ОП.


Довідникові данні

Транзистор 2П302А-1

Польовий транзистор молої потужності з ізольованим затвором і індуцированим р-каналом.

Діод КД629АС9

Операційний підсилювач КР140УД25В


Мал 7. Схема підключення підсилювача КР140УД25В

Відносні похибки в режимах виборки та зберігання рівні і знаходяться як

при цьому

=(0,1-0,05)%

Встановимо максимальне й мінімальне значення ємності С1

Розрахуємо вихідний опір ОП:


Для забезпечення максимальної точності роботи пристрою

приймемо рівним

=10 k

Тепер визначимо опір відкритого ключа транзистора

Тепер визначимо

Оберемо стандартний номінал ємності


Мінімально можливе значення ємності конденсатора С1

Стандартний номінал

Необхідне значення ємності вибирають із умови

З ряду номінальних ємностей оберемо =0.27nF

Визначимо величину опору R1

Розрахунок похибок

Диференційний підсилювач

Температурна похибка


Обчислимо приведенувхідну похибку

1. Параметрична похибка


Висновок

В результаті данного курсового проекту був розрахований пристрій , що узгоджує датчик з ананогового – цифровим перетворювачем.

В ході проектування був розрахований канал обробки аналогового сигналу і подачі його на цифровий вхід АЦП.

Для цього необхідно було використовувати наступні функціонаьні вузли:

- диференційний підсилювач (підсилення сигналу, придушення синфазної перешкоди)

- пристрій виборки-зберігання (для приведення сигналу до вигляду, необхідного для подачі на цифровий вхід АЦП)

Також було розраховано необхідні похибки

Похожие работы

  • Побудова системи передачі даних з розрахунком її структурних елементів

    Зміст Зміст 1 Вступ 2 Висновки 28 Вступ В наш час широкого розповсюдження системи передачі даних різного призначення. На теперішній час ми використовуємо їх навіть у побуті для дистанційного керування приладами. При цьому слід не забувати, що будь-яка система передачі даних це набір функціональних вузлів які забезпечують її роботу із необхідними характеристиками.

  • Розрахунок та оптимізація характеристик системи електрозв язку

    КУРСОВА РОБОТА З дисципліни «Теорія електричного зв’язку» На тему: Розрахунок та оптимізація характеристик системи електрозв 'язку" Зміст Вихідні дані.

  • Передача даних, сигналів звукового мовлення, частотних груп і телевізійних сигналів по цифрових каналах

    Метод простого накладення і кодування фронтів передачі низькошвидкісних даних по цифровому каналу. Застосування принципу ковзного індексу - кодування фронтів інформаційних імпульсів. Передача сигналів: телевізійних, частотних груп і звукового мовлення.

  • Структурні схеми каналів зв’язку

    Специфіка різних сфер застосування систем зв'язку. Структурні схеми каналів передачі інформації, перетворення інформації в кодуючому пристрої. Поняття детермінованого, недетермінованого, випадкового сигналу. Особливості передачі і збереження інформації.

  • Розробка структурної схеми аналого-цифрового інтерфейсу. Підсистема збору аналогових сигналів

    Загальна характеристика та принцип дії пристроїв введення (виведення) аналогової інформації в аналого-цифрових інтерфейсах, їх структура та основні елементи. Порядок та етапи розробки структурної схеми АЦІ, необхідні параметри для даної операції.

  • Всенаправлений азимутальний радіомаяк VOR-4000

    Принцип роботи радіомаяка VOR-4000. Схема розміщення апаратури радіомаяка. Основні технічні характеристики радіомаяка VOR-4000: точність вимірювання азимута; частота модуляції та сигналу розпізнавання. Функціональна схема одного комплекту радіомаяка.

  • Разработка термостата и канала обработки аналогового сигнала

    Обробка аналогового сигналу, розробка схеми, необхідної для коректного під’єднання до аналогового цифрового перетворювача (АЦП). АЦП як пристрій, який перетворює аналоговий сигнал на вході у цифровий сигнал на виході. Вибір датчика, опис роботи системи.

  • Порівняння характеристик аналогового та цифрового фільтрів

    Розрахунок аналогового фільтра, його частотних характеристик, діаграм нулів та полюсів. Моделювання процесів обробки сигналу із застосуванням обчислювального середовища MatLab. Розрахунок цифрового рекурсивного фільтру та його порівняння з аналоговим.

  • ВОСП магістральних ліній зв’язку

    Комплекс апаратури, призначений для магістральних та внутрішньозонових ВОЛЗ. Обладнання лінійного тракту ВОСП. Контейнер для розміщення регенераційного пункту. Перетворення електричного сигналу в оптичний та навпаки. Метод адаптивної дельта-модуляції.

  • Система передачі "Сопка-4"

    Лінійне обладнання ЦСП "Сопка-4". Функціональна дія системи СОЛТ-4, апаратура телемеханіки, система сигналів, яка забезпечує контроль дієздатності найбільш важливих вузлів обладнання. Електроживлення апаратури лінійного тракту, технічні дані системи.