Устройство измерения интервала времени спадающего напряжения

Развитие цифровой электроники положило началу созданию первых простейших вычислительных устройств, что впоследствии привело к появлению компьютеров. В нынешнее время

Устройство измерения интервала времени спадающего напряжения

Курсовой проект

Радиоэлектроника

Другие курсовые по предмету

Радиоэлектроника

Сдать работу со 100% гаранией
, подав на информационные входы сигнал логического 0. При появлении импульса на входе V выходы счётчиков установятся по информационным входам, то есть обнуляться. Для формирования импульса предварительной записи используем схему выделения фронта 0/1, показанную на рисунке 20. В её состав входят RC – цепь, инвертор и элемент «И».

Рисунок 20 – Схема выделения фронта 0/1

Двухвходовой элемент «И» является микросхема КР1533ЛИ8 [3] (рисунок 21), которая представляет собой четыре логических элемента 2И с повышенной нагрузочной способностью. Корпус типа 201.14 – 1, масса не более 1 г и 4306.14 – А.

Назначение выводов: 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13 – входы 1D1, 1D2, 2D1, 2D2, 3D1, 3D2, 4D1, 4D2; 3, 6, 8, 11 – выходы Y1..Y4; 7 – общий; 14 – напряжение питания.

Рисунок 21 – Условное графическое изображение микросхемы КР1533ЛИ8

Основные электрические параметры: номинальное напряжение питания – 5 В ± 10%; выходное напряжение низкого уровня при I0ВЫХ = 12 мА - ≤ 0,4 В, при I0ВЫХ = 24 мА - ≤ 0,5 В; выходное напряжение высокого уровня - ≥ 2,4 В; входной ток низкого уровня - ≤ мА; входной ток высокого уровня - ≤ 20 мкА; выходной ток - мА; время задержки распространения сигнала при включении (выключении) - ≤ 9 нс.

В качестве инвертора используем элемент микросхемы КР1533ЛН1 D8.2. Расчёт номиналов R и C заключается в следующем. Ёмкость конденсатора рассчитывается из соотношения , τ – задаётся из того что его длительность должна быть не более чем время задержки распространения сигнала от вывода к выводу. Величина сопротивления выбирается такой, что бы падение напряжения на нём было меньше порогового уровня, а ещё лучше логическому 0 (U ≤ 0,4В). Поскольку микросхемы типа ТТЛ, то величина R ≤ 0,1Rб. Таким образом, R ≤ 400 Ом. Для нашей схемы возьмём величину R15 = 300 Ом. Тогда ёмкость конденсатора будет ровняться:

(13)

Так как логические элементы «И» D3.3 и D11.1 построены по ТТЛ логике, а счётчик по КМОП, то для их согласованной работы требуется преобразователь уровня от ИС ТТЛ к ИС КМОП. Используем микросхему КР564ПУ8В [8] (рисунок 22).

Представляет собой шесть преобразователей высокого уровня ( с низкого на высокий) без инверсии. Содержит 114 интегральных элементов. Корпус типа 201.14 – 1, масса не более 1 г.

Рисунок 22 – Условное графическое изображение микросхемы КР564ПУ8В

Назначение выводов: 1 – вход X1; 2 выход Y1; 3 – вход X2; 4 – выход Y2; 5 – вход X3; 6 – выход Y3; 7 – общий; 8 – выход Y4; 9 – вход X4; 10 – выход Y5; 11 – вход X5; 12 – выход Y6; 13 – вход X6; 14 – напряжение питания.

Основные электрические параметры: напряжение питания – 8...18 В; выходное напряжение низкого уровня при UП = 12 В, U0ВХ = 0,8 В, IВЫХ = 1,3 мА - ≤ 0,5 В; выходное напряжение высокого уровня при UП = 12 В, U1ВХ = 3 В, IВЫХ = 1,3 мА - ≥ 11,5 В; Ток потребления при UП = 12 В, U0ВХ = 0,8 В, U1ВХ = 3 В - ≤ 4000 мкА, при UП = 15 В, U0ВХ = 0 В, U1ВХ = 15 В - ≤ 20 мкА; входной ток низкого (высокого) уровня при UП = 15 В, U0ВХ = 0 В, U1ВХ = 15 - ≤ 0,1 мкА; время задержки распространения при включении (выключении) - ≤ 110 нс.

После того как был получен двоично-десятичный код на выходе счётчик, он поступает на дешифратор знака, который управляет жидкокристаллическим индикатором. В качестве дешифратора будем использовать микросхему К564ИД4 [8](рисунок 23), которая представляет собой дешифратор возбуждения одноразрядного семисегментного жидкокристаллического индикатора (ЖКИ). Дешифратор состоит из семи узлов, формирующих потенциальный управляющий сигнал для одного из сегментов индикатора. Содержат 278 интегральных элементов. Корпус типа 402.16 – 23, масса не более 1,5 г, 4314.16 – 1.

Назначение выводов: 1, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 – выходы; 2, 3, 4, 5 – информационные входы; 6 – вход =1; 7 – напряжение питания (UП2); 8 – общий; 16 – напряжение питания (UП1).

Рисунок 23 – Условное графическое изображение К564ИД4

Основные электрические параметры: напряжение питания UП1 – (5 В ± 10%), UП2 – (-5 В ± 10%); выходное напряжение низкого уровня при воздействии помехи при UП1 = 5 В, UП2 = -5 В - ≥ |-4| В; выходное напряжение высокого уровня при воздействии помехи - ≤ 4 В;

выходное напряжение низкого уровня - ≤ выходное напряжение высокого уровня - ≥ 4,99 В; входной ток низкого уровня - ≤ мкА; входной ток высокого уровня - ≤ 0,05 мкА; выходной ток низкого уровня - ≥ 0,9 мА; выходной ток высокого уровня - ≥ ток потребления - ≤ 10 мкА; Время задержки распространения при включении (выключении) - ≤ 1200 нс.

Одноразрядный цифро-знаковый индикатор HG1 ИЖКЦ1-1/18 [9] (рисунок 24) с высотой цифры 18 мм. Работа основана на твист-эффекте жидких кристаллов. Корпус из стекла и компаунда с выводами под разъём. Масса не более 20 г. Основное назначение – отображение цифровой информации в устройствах пневмоавтоматики.

Рисунок 24 – Условное графическое изображение ЖКИ ИЖКЦ1-1/18

Электрические и световые параметры при TОКР = 25оC: контраст знака по отношению к фронту при Uупр = 7 В, fраб = 50 Гц, не менее – 83,3 %; ток потребления, не более – 8 мкА; напряжение управления эффективное – 7 В; рабочая частота управляющего напряжения – 50 Гц; суммарное время реакции и время релаксации, не более – 800 мс.

Предельные эксплуатационные параметры: минимальное напряжение управления эффективное – 4 В; максимальное напряжение управления эффективное – 10 В; диапазон рабочей частоты управляющего напряжения – 30 – 1000 Гц; диапазон рабочей температуры окружающей среды – (-10 - +55 оС).

Генератор импульсов частотой 50 Гц для дешифратора можно построить на микросхеме 8640BN. Разрядность индикаторов определяется интервалом между измерениями. В соответствии с ТЗ 10 мс до децимальной точки, то есть 2 индикатора, а после зависит от погрешности измерений и минимальному времени длительности импульса, что составляет 0,01 мс. При погрешности 0,8 %, после децимальной точки необходимо 5 знаков. Подтверждается следующим соотношением:

, (14)

(15)

Таким образом, в общей сложности необходимо использовать 7 ЖКИ, и 1 децимальную точку. Для зажигания точки необходимо чтобы был сдвиг фаз колебаний сигнала с дешифратора на точке относительно общего электрода. Для гашения наоборот.

Для работы схемы, необходимо подключить между собой индикаторы, дешифраторы и счётчики, а так же подать на их входы сигналы логических уровней в соответствии с их таблица функционирования. На рисунке 25 показана схема подключения 1 разряда счётчика с дешифратором и ЖКИ.

Выход «P» предыдущего разряда подключается к «P0» следующего, на вход «V» подключается схема выделения фронта, подающая импульс на запись информации с информационных входов. Тактовые импульсу поступают одновременно на все счётчики. Но счёт следующего разряда, возможен только при присутствии низкого логического уровня на «P0». На вход «±1» каждого из семи счётчиков нужно подать высокий логический уровень.

Рисунок 25 – Схема подключения счётчика с дешифратором и ЖКИ

Величина сопротивления R16 будет равняться:

(16)

После построения схемы считывания, мы соединяем её через логический элемент «И» со схемой привязки асинхронного сигнала в синхронной последовательности. Для этого используем имеющийся 3 – ёх входовый элемент «И», подов на 3 – ий вывод через резистор R17 высокий логический уровень. Соответственно номинала сопротивления будет такой же как и для D3.2 и ровняется сопротивлению R7. Кварцевый генератор подключается к другому входу элемента D3.3, но для его работы, на одном из выводов, нужно установить уровень «лог. 1». Величина сопротивления R18 будет равняться:

(17)

Для работы дешифратора необходим переменный сигнал 100 Гц. Построим такой источник на используемой микросхеме 8640BN. Задав другую комбинацию логических сигналов, получим сигнал с требуемой частотой, который затем подадим на вход «=1» дешифраторов D14.1 – D14.7. Схема подключения данной микросхемы остаётся прежней, за исключением того что на 1 из информационных входов необходимо подать «лог. 1». Величина сопротивления в таком случае будет равняться:

(18)

А по аналогии, сопротивление резистора R19 такое же как и у R13.

Для зажигания децимальной точки, сигнал частотой 100 Гц, с выхода генератора D6.2 инвертируют через инвертор D8.3 предварительно произведя преобразования уровня КМОП в ТТЛ, а после инверсии из ТТЛ в КМОП. Тем самым мы сдвинули фазы сигналов. Подав такой сигнал на вход дешифратора D14.8 и снимая его с выхода y8, получаем, что для ЖКИ D15.6 сигналы на общем электроде и децимальной точки находятся в противофазе, что означает свечение точки.

После соединения всех требуемых узлов и компонентов, подачи соответствующих логических уровней мы получаем принципиальную схему всего устройства в целом (см. приложение). Заключительным этапом является выбор марки резисторов с допустимым % отклонения, и требуемым номиналом. Для простоты возьмём одну марку C2-33H, мощностью 0,25 Вт и с допуском 5%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения курсовой работы по курсу «Цифровая электроника» было выполнено техническое задание, которое заключалось в разработке устройства измерения интервала времени спадающего напряжения. Выполнение поставленной задачи было реализовано на основе работы интегральных микросхем ТТЛ и КМОП структуры. Разработанное устройство полностью удовлетворяет требованиям технического задания. Так же в ходе выполнения работы был изучен рад справочной литературы по микросхемам, изучен принцип работы жидкокристаллических индикаторов, компаратор

Похожие работы

<< < 2 3 4 5 6 7 >