Курсовая работа: Интеллектуальный аналогово-цифровой преобразователь
где
– относительная (безразмерная) частота;
ωc – частота среза;
n – порядок фильтра.
В качестве фильтра низких частот применим фильтр Баттерворта на основе операционных усилителей со структурой Салена-Ки четвертого порядка, который представляет собой последовательное соединение двух фильтров низких частот второго порядка. Частота среза фильтра fс вычислена выше и составляет 181.5. кГц.
Рис 2. Схема фильтра низких частот.
Согласно методике, предложенной в [Гут], расчет производится следующим образом:
Для первого звена: A = 1; b = 0.7654; c = 1.
= 55.1 [пФ]
= 8.1 [пФ]
= 41.59 [кОм]
= 41.59 [кОм]
Для второго звена: A = 1; b = 1.8478; c = 1.
= 55.1 [пФ]
= 47.03 [пФ]
= 17.23 [кОм]
= 17.23 [кОм]
Схема определения знака
Схема определения знака реализована на быстродействующем компараторе, неинвертирующий вход которого подключен к выходу фильтра низких частот, а инвертирующий вход заземлен. Выход компаратора выведен на внешний порт. При положительной полярности сигнала компаратор выдаст высокий уровень, а при отрицательной – низкий.
Рис.3 Схема определения полярности сигнала
Расчет схемы автоматического выбора пределов измерения
Рис 4. Масштабирующий усилитель.
Устройство автоматического выбора предела измерения служит для приведения значения входного сигнала к основному пределу измерения 1В. Принцип действия устройства основан на изменении коэффициента передачи усилителя в зависимости от величины входного напряжения.
Входной сигнал Uвх поступает на входа операционного усилителя DA9 и преобразователя амплитудных значений (ПАЗ), сигнал с которого идет далее на сторожевые компараторы DA4 и DA5, изменяющие коэффициент усиления операционного усилителя DA9 с помощью мультиплексора MUXDA8.
Рис 5. Структурная схема ПАЗ.
ПАЗ работает следующим образом. Преобразуемое переменное напряжение подается на неинвертирующий вход ОУ DA3. Если Uвх > 0, диод VD1 смещается в прямом направлении, подключая С18 к выходу ОУ DA3. Конденсатор С18 заряжается до амплитудного значения Uвх с постоянной времени, определяемой емкостью С18 и малым выходным сопротивлением ОУ DA3 с единичной отрицательной обратной связью. При уменьшении Uвх диод VD1 смещается в обратном направлении, отключая С18 от выхода усилителя. Скорость разряда определяется значениями конденсатора С18 и резистора R10. Диод VD2 фиксирует выходное напряжение ОУ DA3 на уровне, равном –Uд, что уменьшает время, необходимое для перехода от режима разряда конденсатора С18, к режиму заряда. Погрешность преобразования определяется неидеальностью ОУ DA3, конечным значением обратного сопротивления диодов и наличием тока утечки конденсатора С18. Номинал конденсатора С18 определяется из условия:
