Курсовая работа: Реализация цифрового фильтра нижних частот

DD3- БИС КР1821РУ55;

D1- микросхема К155ЛН1 содержит 6 инверторов;

D2- операционный усилитель К140УД8;

DD4- ЦАП AD9708;

К микроконтроллеру подключается кварцевый резонатор ZQ1 с частотой

12 МГц, для обеспечения работы внутреннего генератора тактовых импульсов.

Обмен сигналами между микросхемами DD1, DD2, DD3 осуществляется по мультиплексированной шине адрес/данные (AD7…AD0). Для адресации микросхемы КР1821РФ55 используются: 3 старших разряда адресной шины (AD8, AD9, AD10) – адресация ПЗУ, А11(Р2.3) – по линии IO/M, выбор порта или памяти, A12(P2.4) – выбор кристалла по линии CS 2.

Для адресации микросхемы КР1821РУ55 используются: линия А14(Р2.6) – для выбора кристалла, А13 (Р2.5) – для выбора, по линии IO/M, порта РВ.

Микросхема КР1821РФ55 соединена с ЦАП портом РВ (РВ7…РВ0).

Для синхронизации передачи данных микросхемы соединены по служебным входам и . Для синхронизации вывода готового кода на ЦАП, необходимо подать сигнал записи () на вывод CLOCK. Но так как запись в регистр защелку осуществляется по положительному фронту управляющего строба, следовательно, перед выводом CLOCK надо поставить инвертор.

Для обеспечения требуемого размаха выходного напряжения ±5 В, используется усилитель с дифференциальным включением выводов на основе ОУ К140УД8.

Расчет дополнительных элементов:

, , , где

амплитуда напряжения на выходе ЦАП, - максимальный ток на выходе, - сопротивление для нагрузки на выходе, - опорный ток, - опорное напряжение, – сопротивление резистора на выводе FSADJ для задания опорного тока.

Принимаем =0,5 В=5 В и =50 Ом, следовательно,

=10 мА, =0,31 мА, = R2=3,9 кОм.

C4=C5=C6=C7=0,1 мкФ, R3=R4==50 Ом.

Так как =0,5 В, следовательно, усилитель должен имеет коэффициент усиления =10. Для усилителя на ОУ с дифференциальным включением выводов

=; R7=R6=150 Ом; R8=R5=10150=1,5 кОм.

7. Расчёт быстродействия устройства

Быстродействие фильтра в рабочем режиме оценивается как время, необходимое для обработки прерывания микропроцессора. Рабочая программа фильтра линейная, поэтому общее число машинных циклов, требуемых для выполнения программы, получили как сумму машинных циклов всех последовательно выполняемых команд, составляющих рабочий цикл процессора.

Количество машинных циклов с момента поступления запроса на прерывание по входу до выхода на метку STOP равно 78. Период дискретизации равен

. Длительность машинного цикла , следовательно

время выполнения программы равно 78=78 мкс, что меньше чем период дискретизации, т.е. условие фильтрации в реальном времени выполняется.

8. Расчёт АЧХ и ФЧХ устройства для заданных и реальных значений коэффициентов. Оценка устойчивости устройства

Разностное уравнение имеет вид:

В общем виде уравнение проектируемого фильтра можно представить в виде: