Разработка функциональной схемы измерительного устройства. Выбор элементов и их статический расчет. Выбор и статический расчет генератора и гасителя акустической волны

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Схема содержит следующие элементы: фотодиод приемника сигналов FD1; предварительный усилитель фотодиода D1 (TBA2800); супервизор питания со схемой защиты от зависаний D2 (TLT7705); микроконтроллер D3 (AT89C2051).

Фотодиод FD1 соединен со входом инфракрасного предварительного усилителя D1.

Предварительный усилитель сигнала TВА2800 предназначен для предварительного усиления сигналов. Усилитель (показан на рисунке 2) содержит четыре узла: управляемый усилитель I, усилитель II, усилитель выделения импульсов III и инвертор IV.

Рисунок 2 – Функциональная схема микросхемы TВА2800

Назначение выводов микросхемы ТВА2800:1 — общий вывод входного сигнала; 2 — вывод подключения конденсатора к усилителю I; 3 — вывод напряжения питания; 4 — вход усилителя III; 5 — выход усилителя II; 6 — вывод для регулировки соотношения сигнал/шум; 7 — выход отрицательных импульсов; 8 — выход положительных импульсов; 9 — общий вывод выхода; 10 — тестовый вывод; 11 — вход усилителя II; 12 — выход усилителя I; 13 — общий вывод усилителя II; 14 — вход усилителя I.

Усилитель I имеет большой динамический диапазон. Благодаря этому гарантируется работоспособность при ярком окружающем свете и в условиях засветки. Кроме того, работоспособность сохраняется и при засветке интенсивным ИК излучением. Усилитель II служит для дальнейшего усиления сигнала, а усилитель III — для отделения импульсной составляющей от шумов. Инвертор IV обеспечивает дополнительное инвертирование отрицательных импульсов с выхода усилителя III (выв. 7) в положительные (выв. 8). Введение дополнительного резистора между выв. 6 и общим проводом увеличивает шумовую устойчивость, но снижает чувствительность по входу.

Конденсатор, подключаемый между выв. 2 и общим проводом питания, влияет на автоматическое изменение динамического диапазона усилителя I. Для его устойчивой работы емкость конденсатора должна быть более 1 мкФ. Микросхема сохраняет работоспособность при изменении напряжения питания в пределах 4.5...6 В. Максимальный потребляемый ток— не более 2 мА.

В описываемой схеме ФД (рис. 1) микросхема ТВА2800 используется для усиления принятого фотодиодом FD1 модулированного сигнала. Выходной сигнал Photo с микросхемы D1 (выв. 8) поступает на вход Р1.5 (выв. 17) микроконтроллера D3.

На микросхеме D2 (TL7705) собран супервизор питания со схемой защиты от зависаний, которую принято называть WDT (Watchdog Timer). В функции супервизора питания входит формирование импульса сброса микроконтроллера при включении или при снижении напряжения питания ниже определенного уровня, а в функции WDT входит подача импульса сброса на микроконтроллер в случае его зависания. Зависание микроконтроллера возможно вследствие ряда причин как программных (ошибка в программе, самопроизвольное нарушение программы из-за сбоя питания), так и аппаратных. Общепринятый в настоящее время способ защиты от зависаний заключается в том, что микроконтроллер через определенные периоды времени, формирует импульс на одном из своих выводов. Этот импульс проходит через разделительный конденсатор (для исключения постоянной составляющей) и подзаряжает другой времязадающий интегрирующий конденсатор, соединенный со входом аналоговой схемы сравнения, на другой вход которой подается определенное опорное напряжение. В случае если микроконтроллер в силу каких-либо причин вовремя не подзарядит интегрирующий конденсатор, схема сравнения сработает и сформирует импульс сброса, устанавливающий микроконтроллер в исходное состояние.

Супервизор питания TL7705 предназначен для формирования импульса сброса микроконтроллера при включении питания или при снижении его ниже определенной величины. Функциональная схема микросхемы TL7705 представлена на рис. 3.

Рисунок 3 - Функциональная схема микросхемы TL7705.

Назначение выводов микросхемы TL7705: 1 —вывод подключения конденсатора фильтра опорного напряжения; 2 — цифровой вход внешнего сброса (активный уровень — лог 0); 3 — вход подключения времязадающего конденсатора, определяющего длительность импульса сброса; 4 — вывод общего провода питания; 5 — выход отрицательного (инверсного) импульса сброса; 6 — выход положительного импульса сброса; 7 — вход анализа напряжения; 8 — вывод подключения питания.

Микросхема содержит следующие основные узлы: резистивный делитель (R1. R2) входного напряжения; стабилитрон на 2.5 В, питающийся от встроенного генератора тока; компаратор Comp1; схема 2И-НЕ; тиристор, питающийся от встроенного генератора тока; компаратор Соmp2 с выходными транзисторами. Выв. 7 подключается к тестируемому источнику напряжения, при этом на средней точке делителя R1,R2 напряжение оказывается больше опорного (2.5 В). Соответственно, на выходе компаратора Comp1 формируется уровень лог.1, поступающий на второй вход элемента 2И-НЕ, а на первом входе этого элемента (если он не подключен) также присутствует лог. 1. При этом на выходе элемента 2И-НЕ получается лог. 0, тиристор выключен, напряжение на прямом входе второго компаратора Соmр2 выше опорного (2.5 В), поступающего на инверсный вход компаратора, оба выходных

Похожие материалы

Информация о работе