Генератор пачек импульсов. управляемый генератор прямоугольных импульсов. Блоки синхронизации и согласования уровней. Полная принципиальная схема ГППИ. Описание работы всей схемы

Страницы работы

22 страницы (Word-файл)

Фрагмент текста работы

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Курсовой проект по Микросхемотехнике

Тема:

«Генератор пачек импульсов»

Выполнил

Студент

Вариант

13

Группа

А-1-03

Дата

Принял

Преподаватель

Дата

Москва, 2005


Содержание:

1.  Задание на проектирование и исходные данные.

2.  Описание работы каждого блока:

2.1. усилитель сигнала запуска,

2.2. формирователь длительности пачки,

2.3. управляемый генератор прямоугольных импульсов.

3.  Блоки синхронизации и согласования уровней.

4.  Полная принципиальная схема ГППИ.

5.  Описание работы всей схемы.

6.  Спецификация.

7.  Список используемой литературы.


Выбор варианта:

Nгр - 1

Nст – 13

N = 43

(43/4) + 1 = 4; Номер серии ИС 553

(43/8) + 1 = 4; Генератор одиночных импульсов (г)

(43/6) + 1 = 2; Управляемый генератор (б)

(43/9) + 1 = 8; ТТЛШ 1533

(43/6) + 1 = 2; КМДП К561

(43/10) + 1 = 4;

Uвх=0.2В

Полярность «-»

Уровень сигнала L

(43/8) + 1 = 4;

Число импульсов в пачке – 12


1. Задание на проектирование и исходные данные.

На базе общей структурной схемы спроектировать генератор пачки прямоугольных импульсов (ГППИ), выбрав в соответствии с заданием узлы, а также элементную базу и конкретные типы интегральных схем. Привести описание работы схемы, дополнив его временными диаграммами для ключевых точек схемы.

Для каждого блока, исходя из заданных технических требований и принципа работы узла, рассчитать параметры элементов. Список всех элементов свести в спецификацию.

Для проверки работоспособности и достоверности расчетов смоделировать работу ГППИ (если это возможно) или отдельных (по заданию преподавателя) его блоков, воспользовавшись программами схемотехнического проектирования DesignLab 8.0, OrCad 9.2 или WEWB 5.1.

Исходные данные:

ГППИ строится на основе управляемого генератора прямоугольных импульсов. Структурная схема ГППИ представляет набор следующих функциональных узлов (рис. 1):

1.    усилитель сигнала запуска,

2.    формирователь длительности пачки,

3.    управляемый генератор прямоугольных импульсов.

Параметры входного сигнала:

-  полярность – отрицательная;

-  минимальная амплитуда – 0.2 В;

-  минимальная длительность – 1мкс.

Параметры выходного сигнала:

-  выходное напряжение в режиме покоя –  низкое;

-  период следования импульсов в пачке – 2 мкс;

-  скважность следования импульсов в пачке – 2;

-  число импульсов в пачке – 12;

Рис. 1. Блок-схема ГППИ с управляемым генератором прямоугольных импульсов   и диаграммы напряжений в контрольных точках

Усилитель сигнала запуска

Строится на базе неинвертирующего операционного усилителя серии ИС553. Его схема показана на рис.2.

Рис.2. Неинвертирующий операционный усилитель

Формирователь длительности пачки

Блок 2 ГППИ (см. рис. 1) формирует сигнал определенной длительности, в течение которого работает генератор прямоугольных импульсов. Поэтому этот блок строится на базе одновибратора. Базовае схема показана на рис. 3.

Рис.3. Формирователь длительности пачки

Управляемый генератор прямоугольных импульсов.

Блок 3 ГППИ (см. рис. 1) – это управляемый генератор прямоугольных импульсов. Генератор вырабатывает импульсы, только при подаче разрешающего сигнала. Схема генератора приведена на рис.4.   

Рис.4. Управляемый генератор прямоугольных импульсов


2. Описание работы каждого блока.

2.1. Усилитель сигнала запуска.

Неинвертирующий операционный усилитель

Усилитель сигнала запуска строится на основе операционного усилителя серии ИС 553.

Характеристики данной серии следующие:

Uпит = 2×15 В

Iвх ≤ 200 нА

Rвх ≥ 0.2 МОм

Rвых ≤ 200 Ом

Rн2 кОм

|Uвыхmax| ≥ 10 В

2.1.1. Анализ работы схемы

Входное напряжение подается на неинвертирующий вход, а с выхода усилителя через делитель R1, R2 на инвертирующий вход подается напряжение обратной связи. На выходе схемы наблюдается усиленный входной сигнал.

2.1.2. Расчет элементов схемы.

Коэффициента усиления такой схемы определяется соотношением:

, с другой стороны

Из условия задания и справочных данных: , . Т. о.

Выберем R1 и R2 так, чтобы обеспечивалось нужное усиление, при этом R1 + R2 должно быть больше Rн min, и должны выполняться неравенства R1 < Rвх, R2 >> Rвых.

Пусть R1 = 10 кОм, тогда R2 находим из соотношения:

Ближайшее значение R2  из номинального ряда 510 кОм

Добавим к данному блоку резистор R3 и конденсатор большой емкости C3 для исправления ошибок в форме входного сигнала, так, чтобы τ = C3·R3 >> tи = 1 мкс.

Найдем R3 из соотношения:

Ближайшее значение R3  из номинального ряда 10 кОм. Тогда C3 определяется соотношением:

Пусть C3 = 10 нФ.

Обозначение

Наименование

Номинал

Примечание

R1

Сопротивление

10 кОм

R2

Сопротивление

510 кОм

R3

Сопротивление

10 кОм

С

Конденсатор

10 нФ

DA

Операционный усилитель К553УД1

-


2.2. Формирователь длительности пачки

3

 

2

 

1

 

Формирователь длительности пачки

Данную схему будем строить на КМДП элементах серии 561.

К достоинствам КМДП технологии можно отнести уменьшение энергопотребления, еще большее увеличение быстродействия и сохранение полного функционального соответствия с ТТЛ - сериями.

Характеристики элементов серии 561:

Напряжение питания  Uпит = 3 ÷ 15 В;

Выходное напряжение U0 = 0 В

Выходное напряжение U1 = Uпит

Напряжение переключения Uпер Uпит /2

Время задержки t10здр = 200 нс

Время задержки t01здр = 200 нс

Выберем Uпит = 5 В

2.2.1. Анализ работы схемы

Принцип работы схемы поясним на следующей осциллограмме:

Схема одновибратора состоит из инвертора (DD1) и логического элемента 2 И-НЕ (DD2), цепи запуска – R2, C2 и времязадающей цепи – R1, C1.

Когда на вход схемы подается сигнал высокого уровня (t < t1), то устанавливаются значения напряжений: на входе элемента DD2 U1Uпит; на втором входе элемента DD2 U3Uпит; на выходе схемы Uвых = U0; на выходе элемента DD1 U2 = U1.

В момент времени t1 на вход схемы подается отрицательный скачок величиной Um > Uпep. Так как напряжение на конденсаторе не меняется скачком, то U1 = Uпит - Um < Uпep, , это приводит к тому, что напряжение на выходе схемы принимает значение Uвых = U1. При этом U2 изменяется от U1 до U0, и этот перепад передается на вход элемента DD2 (напряжение на конденсаторе не меняется скачком). Т.о. U3 = Uпит - (U1U0) < Uпep, и Uвых остается без изменения.

После этого конденсатор C1 начинает заряжаться по цепи выход элемента DD1 (U2 = U0) – C1R1, а напряжение U3 – убывать по экспоненте с постоянной времени τ = C1(R1 + R0вых). В момент времени t2 напряжение U3 достигает значения Uпep, и Uвых изменяется от U1 до U0. При этом U2 также изменяется от U0 до U1. Этот перепад передается на вход элемента DD2 и U3 = Uпep + (U1U0) > Uпep. Т.о. одновибратор возвращается в ждущий режим.

2.2.2. Расчет элементов схемы.

Выберем сопротивления R1 и R2 из условия:

Пусть R1 = R2 = 10 кОм

Цепь запуска должна оставить от сколь угодно длинного входного сигнала короткий импульс: такой короткий, чтобы не повлиять на длительность выходного сигнала, но и достаточно длинный для того, чтобы напряжение U3 стало равно U0. Для этого достаточно t10здр + t01здр = 400 нс.

Рассчитаем параметры входной цепи исходя из условия:

Из номинального ряда выберем значение С2 = 68 пФ.

Длительность импульса tи определяется из условия:

Чтобы получить на выходе мультивибратора 12 импульсов  в пачке мы должны обеспечить длительность генерируемого импульса tи  = 23 мкс.

Длительность генерируемого импульса определяется соотношением:

tи  =

Найдем С1:

Обозначение

Наименование

Номинал

Примечание

R1

Сопротивление

10 кОм

R2

Сопротивление

10 кОм

С1

Конденсатор

33 нФ

С2

Конденсатор

68 пФ

DD1

Диод Д233

-

DD2

Диод Д233

-


2.3. Управляемый генератор прямоугольных импульсов

3

 

2

 

1

 

Управляемый генератор прямоугольных импульсов

Логические элементы схемы будут выполнены по технологии ТТЛШ серии 1533. TTЛШ (быстродействующая схема Шотки) имеет следующие достоинства:

Похожие материалы

Информация о работе