Разработка и проектирование селекторов импульсов

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Российской Федерации

Петербургский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Радиотехника»

Селекторы импульсов

Пояснительная записка к курсовой работе

по курсу «Прикладные вопросы электроники»

Выполнила                                    АС – 316      Малышева Т.М.

студентка группы __________________________________________________

(№ группы,  Ф.И.О.  подпись)

  Проверил                                         доц. Денисов С.А.

  преподаватель ___________________________________________________

(должность, Ф.И.О.  подпись)

Санкт-Петербург

2009 г.

СОДЕРЖАНИЕ:

1.  Введение........................................................................................................                                   3  

2.  Блок-схема устройства и ее описание……………………………………          4

3.  Выбор микросхем для каждого блока……………………………………      4

4.  Принципиальные схемы каждого блока…………………………………         5

5.  Расчет номиналов элементов……………………………………………..    7

6.  Принципиальная схема устройства………………………………………   8

7.  Спецификация……………………………………………………………..                                   8

8.  Временные диаграммы……………………………………………………                                   9

1.  Введение.

          Цель курсовой работы – разработать и спроектировать селекторы импульсов, которые находят широкое применение в цифровых системах связи, в автоматизированных системах управления и цифровой радиоизмерительной аппаратуре.

          Во многих устройствах техники связи и управления возникают задачи селекции (выделения) из последовательности импульсов лишь тех, которые отличаются определенным признаком (параметром) или совокупностью параметров.

          Устройства, выполняющие селекцию импульсов, называются селекторами. На выходе селектора импульсы должны иметь ту же форму, что и на входе. Однако во многих случаях необходимо лишь регистрировать появление импульсов с определенным признаком, а форма выходного импульса роли не играет. Применяемые в этих случаях устройства являются по существу квазиселекторными; в них появление импульса с определенным признаком на входе фиксируется появлением скачка напряжения (или короткого импульса) на выходе.

          Исходя из основных параметров импульсных сигналов, различают следующие основные группы селекторов:

       1. Амплитудные селекторы – выделяют импульсы, амплитуда напряжения которых превышает заданный пороговый уровень (селекторы максимальной амплитуды) или лежит ниже порогового уровня (селекторы минимальной амплитуды), или лежит в заданных амплитудных пределах.

       2. Временные селекторы – выделяют импульсы, занимающие определенное положение во времени относительно некоторой опорной последовательности импульсов.

       3. Селекторы импульсов по длительности – осуществляют выделение импульсов, длительность которых больше некоторого порогового уровня t1 (селекторы максимальной длительности), или меньше порогового уровня t2 (селекторы минимальной длительности), или лежит в заданных временных пределах.

        Помимо указанных выше селекторов, применяются и некоторые другие, например, селекторы групп импульсов, предназначенные для выделения групп импульсов по числу импульсов в группе или по их взаимному расположению во времени.

          В данной курсовой работе разрабатывается селектор импульсов, амплитуда которых находится в заданном диапазоне Е1 < Um < E2, согласно исходных данных.

2. Блок-схема устройства и ее описание.

Рис.1

На рис.1. представлена блок-схема разрабатываемого селектора импульсов. В качестве составных элементов используют два амплитудных селектора. Селектор АС_1мин  имеет опорное напряжение Е_1, а селектор АС2мин – опорное напряжение Е_2.

На выходе амплитудного селектора АС_1мин отклик создают только те импульсы, амплитуда которых больше Е_1. Соответственно, на выходе АС2мин – импульсы с амплитудой больше Е_2. Напряжение U₁ с выхода первого селектора поступает на вход усилителя – ограничителя УО, который, не изменяя полярности импульсных составляющих сигнала U_1, приводит вершину импульсов к уровню логической «1», а основание -  к уровню логического «0». Напряжение U₂ с выхода второго селектора подается на вход инвертора, который изменяет полярность импульсных составляющих сигнала и приводит вершины этих составляющих к уровню логического «0», а основание – к уровню логической «1». Сигналы U₃ и U₄ подаются на входы схемы совпадения. В случае, когда Е₁< U_m< Е₂, входные импульсы вызывают появление сигнала на выходе устройства.

3. Выбор микросхем для каждого блока.

1. Амплитудный селектор (АС1) – предназначен для выделения импульсов, амплитуда которых не менее определенного значения. Такой селектор работает по принципу диодного ограничителя «снизу».  

2. Амплитудный селектор (АС2) – порог ограничения, т.е. опорное напряжение Еоп2 выше Еоп1. На выходе такого селектора отклик создают те импульсы, амплитуда которых больше Е2.

3. Усилитель – ограничитель  - усиливает сигнал до необходимого уровня (уровня логической «1»). Примером  усилителя-ограничителя является  транзисторный ключ ОЭ, который, в данном случае, предназначен для формирования импульсов стандартной амплитуды.

4. Инвертор – изменяя полярность импульсов, приводит вершины этих импульсов к уровню логического нуля, а основание – к уровню логической единицы.

5. Схема совпадения – элемент «И».

6. Линия задержки – в качестве линии задержки выбираем индуктивно-емкостную цепь, состоящую из 2-х катушек индуктивности и конденсатора.

4. Принципиальные схемы каждого блока.

1). Схема амплитудного селектора АС-1, Е1=2,5В.

Рис.2

2). Схема амплитудного селектора АС-2, Е2=3,5В.

Рис.3

          3). Схема усилителя – ограничителя.

Рис.4

          4). Схема инвертора.

   Рис.5

          5). Схема совпадения.

Рис.6

          6). Схема линии задержки.

Рис.7

5. Расчет номиналов элементов.

    - Опорное напряжение амплитудного селектора АС-1 Uоп  (Есм):

          Uоп = 2,5 В.

    - Опорное напряжение амплитудного селектора АС-2 Uоп  (Есм):

          Uоп = 3,5 В.

     - Усилитель – ограничитель:

          основание U «0» = 0,5 В.

          вершины   U «1» = 4 В.

     - Инвертор:

          основание U «1» = 4 В.

          вершины   U «0» = 0,5 В.

     - Линия задержки (номиналы элементов):

          tз=1 мкс, С=1 мкф.

          tз = 1,07 ,  L=30 мГн.

6.  Принципиальная схема устройства

Рис.8

7. Спецификация.

8. Временные диаграммы.

Рис.9