Разработка структурной, функциональной и принципиальной схем, страница 5

В = 1,425625; С = 1,516203.

С₂ = 10/f_с = 0,01 мкФ.

         Подставляя эти значения в формулу (4.7) получим:

С₁ =  0,000335мкФ.

R₂ = 47,3 кОм; R₁ =23,6 кОм; R₃ = 21,5 кОм.

         Реализуемая схема представлена на рисунке 4.1.

Схема фильтра нижних частот Чебышева  

рис. 4.1

4.2.         Расчет разрядности преобразователя

         Для обоснования выбранной нами разрядности преобразователя, воспользуемся следующим методом расчета полученного значения функции.

Пусть имеем график функции при измерении объема легких у пациента.[2]

         Разобьем отрезок [a ; b] на N равных частичных отрезков    [x_i;x_i+1],

где x_i – а + ih, i = 0...N-1, h = (b-a)/N.

        
         Функция, которой воспользуемся при расчетах называется сплайном, которая вместе с несколькими производными непрерывна на всем отрезке [a ; b]. Воспользуемся сплайном третьей степени, так как, при интегрировании пользуемся методом трапеций.

         Расчет будем вести по следующей формуле:

где  f_i, f_i+1 – значения функции на графике;

         m_i, m_i+1 – наклон сплайна в точке x_i.

         При расчете m_i  считается по следующим приближенным формулам:

                 (4.8)

         Возьмем на отдельно взятом отрезке функции, и рассчитаем значение этой функции на каждом участке. В результате получим некоторое количество уравнений.

         Продифференцировав их (то есть взяв вторую производную для нашего случая) имеем на интервале  [0,005 ; 0,01] следующее уравнение:

y = -0,08 х³ + 1,84*10^-3х² + 1,12*10^-5х + 2,9*10^-8, (4.9)

На рисунке 4.2 приведен график по которому считается сплайн интерполяция.

 Графическое представление измеренного объема легких

рис. 4.2

4.3. Выбор типа АЦП

         В проекте АЦП работает по методу последовательного приближения. Этот метод наиболее распространенный способ реализации функции аналого-цифрового преобразования в преобразователях со средним и высоким быстродействием. В структуру АЦП последовательного приближения также входит ЦАП. Выходной сигнал ЦАП нарастает до уровня входного сигнала точно за n тактов (для n-разрядного преобразователя). В результате процесс преобразования занимает меньше времени, и, кроме того, время преобразования не зависит от уровня входного сигнала. Данный метод основан на аппроксимации входного сигнала двоичным кодом и последующей проверке правильности этой аппроксимации для каждого разряда кода, пока не достигается наилучшее приближение к величине входного сигнала. На каждом этапе этого приближения двоичное представление текущего приближения хранится в так называемом регистре последовательного приближения (РПП). [1]

         На рисунке 4.3  показана базовая функциональная схема 3-разрядного АЦП последовательного приближения с иллюстрацией принципа ее работы. Преобразование всегда начинается с установки единичного значения СЗР в РПП. Это соответствует первоначальной оценке величины входного сигнала половинной величины полного диапазона.

АЦП последовательного приближения

рис. 4.2