Аналоговые таймеры - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

электрическая принципиальная схема таймера повышенной точности на диапазон временных интервалов с использованием внутреннего кварцованного генератора (калибратора) для работы в режиме генератора прямоугольных импульсов. Параметры схемы и ее точность.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Разработать электрическую принципиальную схему таймера повышенной точности (погрешность - не более 0,1 секунды) на диапазон временных интервалов 1 - 60 сек. с плавной регулировкой временного интервала без использования прецизионных времязадающих элементов, обладающего возможностью калибровки шкалы с использованием внутреннего кварцованного генератора (калибратора). Предусмотреть возможность использования разрабатываемой конструкции в режиме генератора прямоугольных импульсов.
Предварительно изучить соответственную элементную базу и на основании проведенного анализа предложить оптимальный вариант конструкции устройства с использованием доступной элементной базы, выбрать комплектующие для построения разрабатываемой схемы. Произвести расчет параметров и элементов схемы.
Другим примером цифрового интегрального таймера является большая интегральная схема КР580ВИ53. Она входит в состав микропроцессорного комплекта КР580 и предназначена для формирования различных временных задержек электрических импульсов и деления частот (режим работы - программируемый [2]).
Аналоговые интегральные таймеры по сравнению с цифровыми обладают менее сложной структурой (меньшее число дискретных компонентов на кристалле), проще управляются и более дешевы. Времязадающим элементом для них является RC - цепочка. Для обрабатывания стабильных временных интервалов элементы ее должны иметь минимальные значения температурных коэффициентов сопротивления и емкости. Что касается зависимости временных интервалов от величины напряжения питания, то благодаря оригинальному схемному решению (впервые использованному при создании микросхемы NE555 [3]) она значительно меньше, чем у одновибраторов, построенных на основе биполярных (например, микросхема К155АГ1 [4]) или МОП-транзисторов [5].
По функциональному составу внутренних узлов аналоговые таймеры не являются полностью аналоговыми. Они наряду с компараторами напряжения, которые относят к аналоговым ИС, содержат узлы, выполняющие цифровые функции: логиче-ские вентили, триггеры, счетчики и др. Компараторы в таймерах обеспечивают повышение чувствительности их цифровых компонентов от единиц вольт до долей милли-вольта к изменениям входных напряжений. Таким об-разом, основные функции в аналоговых таймерах выполняют циф-ровые узлы, точность же формирования интервала времени определяется в первую очередь компараторами напряжения.
Массовое применение таймеров в аппаратуре, раз-нообразие решаемых ими задач и, следовательно, мно-гообразие требований, предъявляемых к их параметрам в зависимости от типа аппаратуры и рода выпол-няемых функций, обусловило создание большого семей-ства полупроводниковых таймеров.
Все аналоговые таймеры делятся на два класса: однотактные и многотактные со встроенным счетчиком ( см. рис. 1.1, ст. 27) [6].
Однотактные таймеры применяются, если длитель-ность формируемых временных интервалов лежит в пределах от 1 мкс до 1 ч. Семейство таких таймеров можно разделить на две группы (рис. 1.2, ст. 27). К первой группе относятся таймеры общего применения, имеющие по одной, две и четыре ИС на одном кристалле. Вторую группу составляют специализированные тайме-ры: микромощные и помехоустойчивые ИС. Длитель-ность формируемого таймером (рис. 1.2,а) интервала времени определяется током заряда внешнего времязадающего конденсатора С t а ток заряда -- сопротивлением внешнего времязадающего резистора R t . Фор-мируемый таймером временной интервал Т n пропор-ционален постоянной времени RC-цепи и определяется длительностью изменения напряжения на C t в пределах некоторого диапазона, установленного внутрен-ним резисторным делителем таймера.
Однотактный таймер, представленный на рис. 1.2,а, работает следующим образом. В исходном состоянии, когда переключатель замкнут, напряжение на конден-саторе уменьшается до нуля и на выходе таймера уста-навливается низкое напряжение, равное 0,1 В. При подаче импульса на вход триггера в нем формируется сигнал, размыкающий переключатель S1, и на выходе таймера устанавливается высокое напряжение. Если входное сопротивление компаратора А1 значительно больше сопротивления R t , конденсатор С t будет заря-жаться только через R t , а напряжение на Сt будет экспоненциально нарастать с постоянной времени R t C t , стремясь к своему максимальному значению U n . Как только напряжение на конденсаторе достигнет не-которой величины U оп1 , компаратор начнет вырабаты-вать сигнал, устанавливающий триггер (а следователь-но, и весь таймер) в исходное состояние Временной интервал Т n должен быть значительно больше, чем длительность запускающего импульса. Опорное напряжение U on 1 формируется в таймере внутренним резисторным делителем.
Описанный цикл работы таймера имеет место при включении его по схеме одновибратора, когда форми-руется один выходной импульс после подачи внешнего сигнала запуска на вход триггера. Для того чтобы таймер мог работать в режиме асинхронного мульти-вибратора, управляющий входной сигнал от времязадающей RC-цепи подается на RS-триггер через ком-паратор А2 с опорным напряжением U on 2 .
Чтобы иметь возможность прервать выполнение тай-мером заданной функции, независимо от завершенности временного цикла, введен переключатель S2. При по-даче сброса S2 замыкается, конденсатор полностью разряжается и напряжение на нем остается близким к нулю до тех пор, пока сигнал сброса не будет снят. Обычно при подаче сигнала сброса на выходе таймера устанавливается низкое напряжение.
Многотактные таймеры разработаны для аппарату-ры, требующей использования генераторов сигналов сверхнизкой частоты с продолжительностью импульсов до нескольких суток. Семейство этих таймеров делится на две основные группы (рис. 1.1). К первой группе относятся программируемые таймеры, в которых формируемый временной интервал задается программно, установкой соответствующих перемычек на выходах счетчика. В зависимости от вида соединения выходов счетчика многотактный таймер умножает постоянную времени RC-цепи в n раз (n-определяет диапазон программирования или коэффициент деления счетчиков). Программируемые таймеры содер-жат таймеры общего применения, выполненные по би-полярной технологии, и микромощные. Ко второй груп-пе относятся специализированные таймеры со встроен-ными счетчиками, у которых однозначно задан коэф-фициент деления п.
Программируемые таймеры работают следующим образом (рис. 1.2, б). При подаче на вход запуска им-пульса включается внутренний мультивибратор на однотактном таймере, генерирующий импульсы длительностью T n ==R t C t . Подключенный к выходу таймера N-разрядный двоичный счетчик подсчитывает входные импульсы и формирует на N выходах счетчика времен-ные интервалы, длительность которых может устанав-ливаться от Т n до (2 n -1 )Т n . На первом выходе фор-мируется импульс длительностью Т n , на втором - длительностью 2Т n , а на N-ном длительностью (2 n-1 ) Гц. Счетчик допускает объединение выходов, причем дли-тельность формируемого в этом случае временного ин-тервала определяется суммой длительностей импульсов на объединенных выходах. Например, объединены выходы, формирующие отдельно импульсы длитель-ностью T n , 8Т n и 128Т n , тогда длительность формируе-мого временного интервала равна T n +8Т n +128Т n = 137Т n . Таким образом, объединяя соответствующие выходы, можно получить любую длительность импуль-са или задержку его фронта в диапазоне T n - (2 n -1)T n . Выполнение таким таймером предварительно заданной программы можно прервать, подав на специальный вход импульс сброса. Для синхронной работы внутреннего однотактного таймера и счетчика исполь-зуется управляющая цифровая ИС.
Наиболее распространенным в современной микроэлектронной аппаратуре среди многотактных программируемых таймеров является XR 2240, полная функ-циональная схема которого приведена на рис.1.4 [6] Таймер состоит из трех основных узлов, выделенных штрихпунктирными линиями: однотактного таймера подобного NE 555; 8-разрядного двоичного счетчика и управляющего триггера. Двоичный счетчик и управляющий триггер питаются от внутреннего источника стабилизированного напряжения 6,3 В. Внутренний резисторный делитель устанавливает на входах компараторов А1 и А2 поро-говые напряжения переключения, равные 3U n /4 и U n /4 соответственно. Выходами двоичного счетчика являют-ся открытые коллекторы транзисторов VT4-VT12. Триггер D10 управляет работой счетчика D2-D9 и триггера D1 в однотактном таймере, который в свою очередь управляет работой первого каскада D2 счетчи-ка.
Определим возможность регулировки величины интервала времени 1 сек - 60 сек при помощи изменения величины только одного из времязадающих резисторов без применения переключения диапазонов. В этом случае:
Поскольку период Т генерируемых таймером, включенным в режиме мультивибратора (рис. 2.1) колебаний равен
Т = 0.685(R A 1 + 2R B 1 )C, (2.1)
где R A 1 , R B 1 - значения времязадающих резисторов в конце диапазона (максимальные значения).
R A 2 , R B 2 - значения времязадающих резисторов в начале диапазона (минимальные значения).
Анализ формулы (1) показывает, что более выгодно для увеличения интервала регулировки в пределах одного диапазона изменять не величину R A , а величину R B .
Поскольку было оговорено наличие только одного элемента регулировки, положим R A 1 =R A 2 . Начальное значение R B следует выбрать достаточно большим для достижения большого диапазона перекрытия. Для проволочных переменных резисторов наибольший номинал - 47 кОм, остановимся на этом значении.
Что касается величины R B 2 - то это величина дополнительного (тоже проволочного) постоянного или подстроенного резистора, включённого последовательного с переменным резистором R B .
R A 1 + 2R B 1 = 60R A 2 + 120R B 2
при, поскольку R A 1 = R A 2 = R A , a R B 1 = 47KОм
Из этой формулы видно, что величина R A не может превышать значения 1,5932 кОм (числитель становится отрицательным).
Заметим также, что при приближении номинала R A к этому значению разность потенциалов между видами 7 и 6 + 2 стремится к нулю, что может вызвать затруднения в работе мультивибратора. Придав величине R A ряд значений, далёких от критического значения 1,59 кОм, рассчитаем соответствующие значения R B 2 .
При R A =1.5 кОм - R B 2 =0.0458 кОм
при R A = 1.2 кОм - R B 2 = 0.19(3) кОм
при R A = 0.82 кОм - R B 2 = 0.3802 кОм
при R A = 0.75 кОм - R B 2 = 0.4145 кОм
при R A = 0.68 кОм - R B 2 = 0.449 кОм
при R A = 0.51 кОм - R B 2 = 0.5326 кОм
Остановимся на значении R А = 0.82 Ком, поскольку ему соответствует значение R В2 =0.3802 кОм, что довольно близко к стандартному номиналу резисторов 390 Ом. Если воспользоваться построечным резистором в 390 Ом, то его легко подрегулировать под точное значение R В2 .
Определим емкость времязадающего конденсатора, исходя из формулы (2.1). Поскольку его значение одинаково для всех точек выбранного диапазона, зададимся минимальным значением R В , которому отвечает период в 1 сек.
Столь большое значение ёмкости встречается только у электролитических конденсаторов, которые, обладая большой утечкой, сильной зависимостью ёмкости от температуры и заметным „старением” (изменением значения ёмкости со временем) абсолютно не подходят в роли частотозадающего элемента. В качестве такового желательно использовать керамический конденсатор с минимальным (желательно - отрицательным) значением температурного коэффициента ёмкости. Однако на такие большие номиналы они не выпускаются.
Длительность формируемого временного интервала равна времени t 3 , в течение которого конденсатор C t зарядится до напряжения 2U nl 3 =U 5 на выводе 5. В общем случае t з =С t R t (ln(1- U 5 /U n )
Отношение U 5 /U п , теперь будет определяться совместным действием делителей напряжения, образо-ванным резисторами внешнего и внутреннего резисторного делителя таймера.
Таким образом, регулируя отношение сопротивлений внешнего делителя можно изменять длительность выходного импульса
Узел поверки (рис 2.3) содержит вспомогательный генератор, частота генерации которого стабилизирована пьезокварцевым резонатором и делитель частоты, коэффициент деления которого N численно равен значению резонансной частоты пьезокварцевого резонатора. В этом случае на выходе делителя присутствует прямоугольный сигнал с частотой 1 Гц (скважность сигнала не имеет значения).
Температурная и долговременная нестабильность пьезокварцевых резонаторов не превышает 10 -5 -10 -6 а нестабильность частоты сигнала с выхода делителя частоты будет еще в N раз меньше. Сигнал с выхода делителя поступает на С-вход D-триггера, на D-вход которого подается сигнал с выхода таймера, включенного в режиме мультивибратора. При равенстве частот сигналов, подаваемых на C и D-входы триггера его выход Q всегда будет иметь высокий или низкий уровень (индицируется при помощи светодиода HL1). При несовпадении значений этих частот будет наблюдаться мерцание светодиода с частой равной разности частот подаваемых на C и D- входы триггера. Пусть, например, одна из них имеет значение 1,000 Гц, а другая - 1,100 Гц - в этом случае светодиод будет мерцать с периодом в 10 секунд. Во время калибровки таймера надлежит выставить значение периода его срабатывания 1сек и перевести в режим автогенерации. Если он мерцает с периодом превышающем 10 секунд, то это означает, что период срабатывания таймера отличается от выставленного значения менее чем на 0,1 секунды. При меньшем периоде мерцания осуществляют калибровку таймера при помощи дополнительного внешнего делителя подсоединенного к соответствующим выводам К1006ВИ1. В принципе возможна калибровка до погрешности в 0,01 секунды, но эта операция займет несколько больше времени. Ввиду линейности зависимости периода срабатывания таймера от величины времязадающего резистора поверка в одной точке шкалы распространяется на всю шкалу.
7. Бирюков С. А. Цифровые устройства на МОП - интегральных микросхемах. - М. : Радио и связь, 1990. - 128 с.
Принципиальная схема генератора пачек импульсов и перечень его элементов, разработка алгоритма и программы функционирования. Обзор архитектуры AT90S2313 и система его команд. Моделирование работы генератора пачек импульсов с помощью Visual Micro Lab. курсовая работа [1,2 M], добавлен 06.06.2011
Преобразование энергии источника постоянного тока в энергию электрических колебаний при помощи релаксационных генераторов. Устройство автоколебательного мультивибратора на дискретных компонентах. Выбор структурной схемы генератора прямоугольных импульсов. курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.06.2011
Изучение схемотехники и функционирования биквадратурного генератора прямоугольных импульсов. Вычисление значения частот на выходах микросхемы. Определение назначения резисторов. Применение генератора при создании синхронных фильтров частотных сигналов. лабораторная работа [310,0 K], добавлен 18.06.2015
Моделирование измерителя интервалов времени в MathCad. Сборка схемы генератора прямоугольных импульсов в среде программирования Electronics WorkBench. Назначение и конструкция дефектоскопа ультразвукового УД2-12. Генератор синхронизации импульсов. курсовая работа [593,2 K], добавлен 04.04.2015
Сенсорное выключение паяльника при работе с КМОП-микросхемами. Цифровой термостабилизатор воды в сосуде. Детектор скрытой проводки. Генератор прямоугольных импульсов. Принципиальная схема генератора управляющих импульсов. статья [379,8 K], добавлен 12.03.2007
Построение генератора прямоугольных импульсов с видом характеристики типа "меандр". Амплитуда сигнала стандартная для транзисторно-транзисторной логики. Функциональная схема устройства: описание ее работы, выбор элементов и расчет их параметров. курсовая работа [72,8 K], добавлен 12.07.2009
Синтез распределителя импульсов на двух вариантах триггеров с выбором наилучшего из них по критерию "минимум аппаратных затрат". Построение схемы обнуления по включению питания. Расчет генератора тактовых импульсов. Построение временных диаграмм работы. автореферат [279,5 K], добавлен 09.06.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Аналоговые таймеры курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат На Тему Платон "Государство"
Реферат: Трудовая пенсия по старости. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая Работа На Тему Организация Социального Обеспечения
Моя Любимая Компьютерная Игра Сочинение
Курсовая работа по теме Принятие решений по ценообразованию
Сочинение На Тему Внутренний Конфликт Родиона Раскольникова
Критерии Оценивания Сочинения Рекламы
Контрольная работа: Демографическая ситуация в Республике Коми. Скачать бесплатно и без регистрации
Учебное Пособие На Тему Бразілія Як Країна Світу
Физическая Культура И Долголетие Реферат Кратко
Реферат На Тему Капустоуборочная Машина
Реферат по теме Юганский заповедник
Дипломная работа: Разработка технологии изготовления тормозной колодки из композиционных полимерных материалов
Реферат: Средства защиты информации
Курсовая Работа На Тему Проектирование Гибридных Интегральных Микросхем И Расчет Элементов Узлов Детектора Свч Сигналов
Реферат: Основные экспериментальные характеристики нового адаптивного вариатора
Скачать Курсовую Работу По Менеджменту
Сочинение Описание Фотографии 9 Класс
Реферат: NATO Enlargement Essay Research Paper After World
Темы Сочинений По Роману Чернышевского Что Делать
Организация договорных правоотношений между кредитной организацией и клиентом - Государство и право курсовая работа
Концепции власти и собственности в библейской традиции - Государство и право дипломная работа
Учёт затрат на содержание основных средств - Бухгалтерский учет и аудит дипломная работа