Курсовая работа: Моделювання елементів і каналу системи збору даних

В даної курсової роботи буде проведене моделювання електричної схеми на базі пакета Micro-Cap

1 АНАЛІЗ ЗАВДАННЯ

Метою курсового проектування є розробка схеми, яка забезпечувала б коефіцієнт посилення вхідного сигналу К=3, мала б два фільтра високих частот з частотою зрізу F=10Гц (ФНЧ ) та низьких частот (ФВЧ) з частотою зрізу F=10кГц.

a) Посилювач К_раз =3 або у К_ДБ =9.42 ДБ

b) ФВЧ 2-го рівня F_cp =10 Гц

c) ФНЧ 2-го рівня F_cp =10 кГц

Функціональну схема зображена на Рисунку 1.1

Рисунку 1.1 – Функціональна схема

2 РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ БЛОКІВ

2.1 Вибір мікросхеми підсилювача

В якості датчика було обрано фоторезистор, опір якого в робочому режимі змінюється від 15 кОм до 80кОм, напруга його живлення – 5В. В той же час, максимальна на вході кінцевого пристрою дорівнює 15В, тому необхідно забезпечити коефіціент посилення 3 з максимальною точністю. Виходячи з цього скористаємось операційним підсилювачем, оберемо К140УД14А (LM108), з такими параметрами:

- Uпит=2х15 В;

- Кu=1000 ;

- Uсм=0,05 мВ;

- dIвх=0,2 нА;

- Rвх=50 Мом;

- Uвых.макс=12 В;

- Iпот=2 мА;

- Iвх=0.5 нА;

Рисунок 2.1 - Цоколівка підсилювача К140УД14А.

2.2 Розрахунок операційного підсилювача

Коефіціент підсилення інвертуючого підсилювача обраховується як: К=Roc/Rвх. Максимальний коефіціент підсилення має скласти 3, тому врахувавши світловий опір датчика 15000 Ом, знайдемо Roc=45000 Ом. Оскільки операційний підсилювач має внутрішню корекцію напруги зміщення – підключемо неінвертуючий вивод до землі.

Рисунок 2.2 – Схема підсилювача К140УД14 (LM108)

В моделі в якості джерела живлення використаємо джерело синусоїдальної напруги, напругою 5В, і частотою 10 кГц.

2.3 Розрахунок ФВЧ

Проведемо розрахунок ФВЧ другого порядку на необхідну частоту зрізу, використавши наступні викладки. Використовується операційний підсилювач LM108. Графічне зображення схема ФВЧ другого порядку подана на рис. 2.3.

Розрахуємо параметри елементів схеми: