Коммуникации и связь / Курсовая работа: Схема сбора аналоговой информации микропроцессорной системы

Курсовая работа: Схема сбора аналоговой информации микропроцессорной системы

, - входное и выходное напряжения функционального преобразователя. Если зависимость ЭДС датчика от измеряемой величины описывается сложной функцией или задана графически, то вид требуемой передаточной характеристики функционального преобразователя следует определить графическим путем, используя кусочно-линейную аппроксимацию, т.е. аппроксимацию кривой зависимость ЭДС ломаной. Число отрезков прямых в рабочем диапазоне достаточно взять 4÷5. Во всех вариантах для определенности рекомендуется крутизну преобразования функционального преобразователя выбрать таким образом, чтобы

где и - величины максимального входного и выходного напряжений.

Из задания на работу известна полоса частот спектра полезного сигнала. Это дает возможность сформулировать технические требования к фильтру низких частот по полосе пропускания, а именно граничная частота фильтра

ƒ_фнч = ƒ_в

где ƒ_в - верхняя частота спектра сигнала датчика.

В задании на работу не оговорены требования к АЧХ фильтра, поэтому имеются достаточно широкие возможности в выборе типа фильтра низких частот. Однако целесообразно использовать RC-фильтры. Можно применять активные RC - фильтры типа Баттерворта 2-го порядка, а можно достичь фильтрующих свойств аналогового тракта, совместив дифференциальный усилитель и RC -фильтр.

Преимущества применения активных RC - фильтров по сравнению с LС - фильтрами очевидны. Это хорошая равномерность АЧХ в полосе пропускания и хорошая скорость спада на переходном участке: практически полная развязка входных и выходных цепей, малые габариты и т.д.

Если фильтр выполняется в виде отдельного функционального узла, то его необходимо включать обязательно до нелинейного устройства. В противном случае высокочастотные помехи наводки (с ними практически всегда приходится иметь дело) могут быть трансформированы в область спектра полезного сигнала.

Как уже указывалось, в момент преобразования аналогового сигнала в цифровой код напряжение на входе АЦП должно быть неизменно. Следовательно, в состав аналогового тракта должно входить устройство выборки-хранения, которое периодически запоминает с осреднением мгновенное значение выходного сигнала функционального преобразователя и хранит его в течение времени хранения t_xp (рис.3).

В итоге анализа по пп.4.1.2 - 4.1.6 структурная схема аналогового тракта может быть представлена так, как показано на рис.4, где СУ - согласующий усилитель;

ФНЧ - фильтр нижних частот;

ФП - функциональный преобразователь;

УВХ - устройство выборки-хранения;

АЦП - аналого-цифровой преобразователь.

Рисунок 3 - Временные диаграммы работы УВХ

Рисунок 4 - структурная схема аналогового тракта при одном датчике

4.2 Определение технических требований к функциональным блокам аналогового тракта

Для того, чтобы грамотно сформулировать технические требования к блокам проектируемого устройства, необходимо предварительно ознакомиться с их принципом действия и схемотехническими особенностями построения по литературе [2, 3] и конспекту лекций по курсу "Аналоговая схемотехника". В противном случае может оказаться, что будут заданы требования, выполнение которых встретит серьезные трудности.

Расчет технических требований следует производить в обратном порядке прохождения аналогового сигнала, т.е. мысленно перемещаясь от АЦП к датчику информации.

Известны [2, 3] устройства выборки-хранения, принцип действия которых основан на заряде емкости через ключ в течение интервала t_в выборки и хранения накопленного значения в течение t_xp после отключения ключа (см. рис.3). В качестве ключа используют как биполярные, так и полевые транзисторы. Однако ключи на полевых транзисторах обладают лучшими характеристиками, поэтому их применение предпочтительней.

Основными техническими характеристиками УВХ являются:

1. Коэффициент передачи в момент окончания выборки