Активный двухполупериодный выпрямитель

Скачать

Расчет общих параметров активных двухполупериодных выпрямителей: расчет частоты дискретизации, определение разрядности и шага квантования. Цифро-аналоговый преобразователь, устройство выборки-хранения. Выбор схемы управления, расчет погрешностей.

Размер: 917,9 K
Тип: курсовая работа
Категория: Коммуникации и связь
Скачать

Другие файлы:

Выпрямители для питания приемников от сети переменного тока
Радиолюбителю-конструктору очень часто приходится монтировать выпрямители переменного тока. Такие выпрямители имеются в любом радиовещательном приемни...

Современный активный English
Активный разговорный English. Слэнг, идиомы, крылатые выражения. Отчего английский язык такой идиоматический. Без чего не мыслимо человеческое общение...

Выпрямители
Питание радиоаппаратуры от электросетей переменного тока – наиболее экономичный, удобный и надежный способ электропитания. Но для питания для питания...

Электротехника. Выпрямители
Схема выпрямителя с нулевой точкой. Расчет коэффициента пульсации. Спектральный анализ Фурье. Мостовой выпрямитель с активно-ёмкостной нагрузкой. Опре...

Управляемый выпрямитель для электродвигателя постоянного тока тиристорного электропривода. Преобразователь частоты с автономным инвертором для электропитания асинхронного двигателя
Спроектировать управляемый выпрямитель (УВ) для электродвигателя постоянного тока тиристорного электропривода. Вычертить принципиальную электрическую...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Разработать аналого-цифровой преобразователь с входным мультиплексором, устройством выборки хранения, автоматическим выбором пределов измерения, автоматической начальной предустановкой в исходное состояние, автоматическим циклическим выбором номера датчика, различными видами запуска (ручной, от внешнего генератора, от внутреннего генератора) со следующими основными характеристиками:

Класс точности (c/d)

0,5/0,1

Входное сопротивление, не менее МОм

6,5

Число каналов измерения

7

Время измерения по одному каналу, не более, с

10-4

Диапазон рабочих температур, С

-10ч +65

Параметры входного спектра

fc1, кГц

25

fc2, кГц

100

fc3, кГц

400

Интерфейс связи

UART

Напряжение пробоя изоляции, кВ

0,25

Непрерывный спектр входного сигнала имеет следующий вид:

Рис. 1

ВВЕДЕНИЕ

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) являются устройствами, которые принимают входные аналоговые сигналы и генерируют соответствующие им цифровые сигналы, пригодные для обработки микропроцессорами и другими цифровыми устройствами.

Принципиально не исключена возможность непосредственного преобразования различных физических величин в цифровую форму, однако эту задачу удается решить лишь в редких случаях из-за сложности таких преобразователей. Поэтому в настоящее время наиболее рациональным признается способ преобразования различных по физической природе величин сначала в функционально связанные с ними электрические, а затем уже с помощью преобразователей напряжение-код - в цифровые. Именно эти преобразователи имеют обычно в виду, когда говорят об АЦП.

В настоящее время известно большое число методов преобразования напряжение-код. Эти методы существенно отличаются друг от друга потенциальной точностью, скоростью преобразования и сложностью аппаратной реализации. Одним из наиболее распространенных является метод поразрядного уравновешивания, называемый также методом последовательных приближений. Преобразователь, построенный на основе этого метода, называемый в литературе также АЦП с поразрядным уравновешиванием, является наиболее распространенным вариантом последовательных АЦП.

В основе работы этого класса преобразователей лежит принцип дихотомии, т.е. последовательного сравнения измеряемой величины с 1/2, 1/4, 1/8 и т.д. от ее возможного максимального значения. Это позволяет для N-разрядного АЦП последовательного приближения выполнить весь процесс преобразования за N последовательных шагов (итераций) вместо 2N-1 при использовании последовательного счета и получить существенный выигрыш в быстродействии.

Данный класс АЦП занимает промежуточное положение по быстродействию, стоимости и разрешающей способности между последовательно-параллельными и интегрирующими АЦП и находит широкое применение в системах управления, контроля и цифровой обработки сигналов.

АЦП по способу преобразования входного сигнала подразделяются на параллельные, последовательно-параллельные, последовательные, интегрирующие, сигма-дельта и т.д. Также аналого-цифровые преобразователи различаются по быстродействию, точности, разрядности. Используются разные типы интерфейсов (PPI, SPI, USB и т.д.) с гальванической и без гальванической развязки для передачи в другое цифровое устройство.

Одним из наиболее распространенных является АЦП последовательных приближений. Разработка такого АЦП является целью данной курсовой работы.

1. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ АЦП

1.1 Расчет частоты дискретизации

Непрерывный спектр сигнала имеет вид, показанный на рис.2, где

fc1 = 25 кГц, fc2 = 0,1 МГц, fc3 = 400 кГц:

Рис. 2 - Спектр входного сигнала

Расчёт верхней частоты эффективного спектра сигнала проводится с учётом того, что для исключения потери информации о сигнале необходимо, чтобы проектируемое устройство обеспечивало передачу не менее 95% спектральной мощности входного сигнала. Оценить эту мощность можно по площади, ограниченной графиком и осями координат.

Площадь, ограниченная спектром сигнала может быть рассчитана интегрированием составляющих, площадь получится в относительных единицах.

Энергетическим значимым считается 95% мощности спектра сигнала, а остальную часть можно не учитывать.

Зная площадь энергетически значимой части спектра можно найти верхнюю частоту спектра сигнала.

Зная площадь энергетически значимой части спектра можно найти верхнюю частоту спектра сигнала.

поэтому, верхняя частота лежит в диапазоне частот от 100кГц до 400кГц.

Рассмотрим треугольник, где основание равно 400000 - 100000, а высота 0,3. Из точки, где определяется верхняя частота, проведем перпендикуляр до пересечения с гипотенузой. Высота этого отрезка пусть равно x. Тогда, можно записать

Откуда находим, что

Частота дискретизации по теореме Котельникова:

Академик В.А.Котельников в 1933г. в работе «О пропускной способности эфира и проволоки в электросвязи» впервые опубликовал один из вариантов своей теоремы, обосновав впервые теоретически, как должен назначаться интервал дискретизации t:

Любая непрерывная функция x(t) с ограниченным спектром частот от нуля до fв может быть полностью определена своими дискретными значениями (отсчетами), взятыми через интервалы времени

,

т.е. при частоте отсчетов (дискретизации по времени)

Следовательно, частота дискретизации определяет требуемое быстродействие АЦП.

Исходя из теоремы Котельникова, минимально необходимая частота дискретизации входного сигнала

(2.1.1)

Теорема отсчетов распространяется лишь на функции, удовлетворяющие условиям Дирихле. Спектр входного сигнала некомпактный, следовательно, не удовлетворяет условию теоремы Котельникова.

Если сигнал не удовлетворяет теореме отсчетов, то для определения значения шага дискретизации t вводится коэффициент запаса Кз.

(2.1.2)

Выберем значение коэффициента запаса Кз = 4, тогда в соответствии с (2.1.2) получим новое значение частоты дискретизации fд':

Так как предполагается выпрямление входного сигнала, удваиваем частоту дискретизации. Окончательно получаем

Частота дискретизации по теореме Бернштейна:

По теореме Бернштейна частота дискретизации рассчитывается по формуле

где - погрешность аппроксимации.

Максимальное входное напряжение равно 0,3В, а на вход АЦП нужно подавать напряжение 5В, поэтому

Погрешность аппроксимации представляет собой погрешность квантования, которая рассчитывается как

Исходя из того, что

получаем

Погрешность аппроксимации

Частота дискретизации по Бернштейну

По выполненным расчетам частота дискретизации по Бернштейну превышает в

раз частоту дискретизации по Котельникову.

1.2 Расчет разрядности и шага квантования.

Максимальная погрешность АЦП определяется как при и Рассчитаем разрядность

Округлив, получаем Шаг квантования рассчитывается по формуле Подставив значения напряжения и разрядности можно рассчитать шаг квантования

2. РАСЧЕТ ВХОДНОГО ПОВТОРИТЕЛЯ.

Входной повторитель необходим для обеспечения заданного входного сопротивления схемы.

Рис. 3 - Входной повторитель

Выбираем инвертирующую схему включения входного повторителя с единичным коэффициентом усиления (рис.6). В качестве DA1 применяем ОУ К140УД26А (широкополосный прецизионный операционный усилитель со сверхнизким значением входного напряжения шума, высоким коэффициентом усиления напряжения). Его параметры приведены в приложении.

По данной схеме включения входное сопротивление задается сопротивлением R1. По техническому заданию Rвх равен 6,5 МОм, следовательно, R1 = R2 =7МОм.

Т. к. коэффициент усиления определяется

,

выбираем резисторы R1 и R2 типа С2-29В-0,25-7,06 МОм ± 0,05...