Принципиальная схема генератора счётных импульсов, страница 2

 

Счётчик импульсов и временной селектор

Построенный счётчик выполнен на микросхемах КМ555ИЕ9 и КМ555ИЕ19[1,11]. На рис. 3.8. приведено каскадное соединение двоично десятичных счётчиков, обеспечивающее высокое быстродействие. Счётчики DD1 – DD4 имеют следующие входы и выходы:

         С — тактовые входы;

         СЕР — параллельный вход разрешения;

            СЕТ — трюковый вход разрешения;

         ТС — вход счёта.

        В схеме вольтметра счётчик необходим для:

         а) подсчёта импульсов, отображающихся на индикаторе в виде                       значения измеренного напряжения;

         б) для управления электронным ключом ( т.е. счётчик выполняет функцию делителя, выдаёт управляющие логические сигналы с необходимой частотой).

     Исходя из этого, необходимо спроектировать два счётчика, каждый из которых будет выполнять одну из вышеуказанных функций.

    В первом случае на вход счётчика, реализованного на синхронном десятичном 4-х разрядном счётчике КМ555ЕИ9 [1], сигнал подается через временный селектор, который включает в себя два трёхвходовых логических элементов «И» , проверяющих необходимые условия включения счётчика. Временной селектор, согласно [1], реализован на микросхеме К555ЛИ3.

       Во втором случае счётчик, построенный на 4-х разрядных двоичных счётчиках КМ555ИЕ19, выполняет функцию последовательного делителя частоты с коэффициентами деления 10, 5[4 кГц], 10,10,10 [4 Гц] причём последний счётчик (делитель) построен  таким образом, что выдаёт импульсы частотой 4 Гц, имеющие скважность равную двум, что необходимо для управления ключом (мультиплексором). В счетчике также применяются двухвходовые логические элементы «И№ для сброса счётчиков в в нулевое начальное состояние, реализованные на микросхеме 1530ЛИ7[11].

Цифровые индикаторы

    В качестве цифровых индикаторов будем использовать семисегментный индикатор АЛС342Б, описанный в [13].

     Вход 1  включает сегмент А,

     вход 13 включает сегмент В,

              10 — С

              8 — D

              7 — E

              2 — F

              11— G

              6 —  децимальная точка.

  Индикатор оформлен в виде микросхемы и состоит из диодных структур и необходимых соединений. Цоколёвка микросхемы приведена на рис. 3.15.

Дешифраторы и регистры

Дешифраторы предназначены для перевода десятичного числа в двоичном коде в семизначный код для его отображения на семисегментном индикаторе. В качестве дешифраторов можно применить, согласно [8], дешифраторы на микросхемах К514ИД2. Цоколёвка микросхемы приведена на рис. 3.10. Для обеспечения корректной индикации измеряемых величин между счётчиками и дешифраторами  параллельно включим регистры К555ИР22, на основании характеристик , приведенных в [1]. Регистры обеспечивают удержание показания вольтметра в процессе измерения до нового значения. Цоколёвка регистра приведена на рис. 3.11.

Интегратор  и устройство сравнения

Интегратор предназначен для получения линейно возрастающего напряжения на выходе при положительном напряжении на входе, и линейно убывающего —  при отрицательном. Постоянная времени интегратора должна удовлетворять условию 1/R1C1=T₁ (рис 3.9.) Получаем С1=20 мкФ, тогда R1 =0,2 МОм=200 кОм. Согласно [10] и[ 7] R1=R2=200кОм принимаем типа С2-29В с допуском 0,05% на 0,125 Вт и конденсатор с1 типа К77-1-63В-20мкФ0,5%.

        Устройство сравнения реализовано на компараторе К554СА3. Принцип работы и его описание приведены в пункте описания устройства индикации перенапряжения и полярности. Операционный усилитель реализован на микросхеме К544УД1. Её характеристики приведены в [4]. ( рис. 3.9а.)

Блок питания

Для питания элементов вольтметра (микросхем, индикаторов) необходим источник питания с выводами +15В, -15В, +5В, +1В, -1В. на основе [4] суммарная потребляемая мощность элементов, используемых в вольтметре, питающихся от различных напряжений равна

      при  U_пит=+15 В  » 0,3 Вт ( »0,02 А)

      при  U_пит=-15 В  » 0,3 Вт ( »0,02 А)

     при  U_пит=+5 В  » 1,385 Вт ( »0,277 А)

     при  U_пит=±1 В  пренебрежительная малая

Эти данные получены путём простого суммирования потребляемой мощности каждого элемента вольтметра (отдельно для каждого питающего напряжения). Исходя из этого, наиболее подходящим является трансформатор ТПП261-127/220-50 номинальной мощностью 31 ВА. Исходя из его характеристик [10], можно сделать вывод, что допустимый ток вторичных обмоток больше ( для U_пит=±15 В более, чем в 20 раз, для U_пит=±5 В — почти в 1,5 раза0 максимально возможного потребляемого тока элементами вольтметра для каждого из U_пит  элементов, а это значит, что выбранный трансформатор допустимо применять в схеме питания вольтметра. В блок питания также входят: схемы выпрямителей напряжения (микросхемы DA4 —DA7 (К144НД1)  по сути диодного моста); схемы делителей напряжения для получения  ±1 В на резисторах С2-39 В, равных R11=R12=3 кОм, R10=R13=750 кОм с допусками 0,05%; схемы стабилизаторов напряжения  и конденсаторы К50-20 на 20 мкФ (С6, С8, С11, С12, С14, С15, С17) — для сглаживания пульсаций, К4ОУ-9 на 1 мкФ (С7, С10, С13, С16) для борьбы с ВЧ помехами. Схема стабилизатора напряжения  служит для стабилизации в цепи выходного напряжения и выполнена, согласно [4], на стабилизаторах К142ЕН5А И К142ЕН8Б.

          Основные параметры трансформатора ТПП261-127/220-50 приведены в таблице 1. Основные параметры стабилизаторов К142ЕН5А И К142ЕН8Б приведены в таблице  2, их схемы на рис. 3.13. Схема выпрямителя представлена  на рис. 3.14. Схема принципиальная блока питания приведена на рис. 3.15.