Генератор синусоидальных модулированных колебаний - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Разработка и описание функциональной схемы генератора. Выбор микросхемы памяти и её объёма для программирования. Описание схемы формирования и усиления модулированного сигнала, формирователя режима работы. Расчет тактового генератора и усилителя тока.


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.

В ходе выполнения курсовой работы был спроектирован генератор синусоидальных модулированных колебаний с двумя режимами работы:
первый режим с длительностью модулированного сигнала 1 секунда и длительностью паузы 1,5 секунд при частоте модуляции 90 Гц;
второй режим с длительностью модулированного сигнала 2 секунды и длительностью паузы 3 секунд при частоте модуляции 90 Гц.
Глубина модуляции для обоих режимов 50 %. Работа генератора в первом режиме начинается по нажатию ключа «S1». Работа генератора во втором режиме начинается по нажатию ключа «S2».
Генератор обеспечивает ток 100 мА в нагрузке сопротивлением 250 Ом.
Устройство выполнено на интегральных микросхемах КМОП-технологии.
1. Разработка и описание функциональной схемы генератора
2. Разработка и описание принципиальной электрической схемы генератора
2.1 Выбор микросхемы памяти и её объёма для программирования
2.2 Расчет кодов программирования ПЗУ
2.3 Описание схемы формирования и усиления модулированного сигнала
2.4 Описание формирователя режима работы
3. Расчёт узлов принципиальная схема генератора
Приложение 1. 2004.К09.269.01.01.Э2. Генератор модулированных синусоидальных сигналов. Схема электрическая функциональная
Приложение 2. 2004.К09.269.01.02.ЭЗ Генератор модулированных синусоидальных сигналов. Схема электрическая принципиальная
Приложение 3. 2004.К09.269.02.01.ПЭЗ Генератор модулированных синусоидальных сигналов. Перечень элементов
Невозможно назвать хотя бы одну отрасль экспериментальной, лечебной или профилактической медицины, которая могла бы рассчитывать даже на малый успех без применения электронной медицинской аппаратуры. Важной особенностью современного развития медицинской техники является широкое применение узлов и элементов аналоговой и цифровой электроники, позволяющих значительно расширить функциональные возможности, улучшить технические и эксплуатационные характеристики биотехнических и медицинских аппаратов и систем. Среди большого многообразия биомедицинских электронных устройств важное место занимают терапевтическая аппаратура, кардиостимуляторы, средства калибровки электрокардиографов и энцефалографов. Это обуславливает необходимость разработки и создания устройств со строго определенными параметрами выходных сигналов. Курсовая работа по разработке электронных узлов биомедицинской техники является важным этапом изучения принципов построения и методов расчета таких устройств [1].
1. РАЗРАБОТКА И ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ГЕНЕРАТОРА
Функциональная схема генератора модулированных синусоидальных сигналов приведена в приложении 1, она состоит из следующих функциональных блоков:
ГТИ(генератор тактовых импульсов) генерирует тактовые импульсы требуемой частоты, поступающие на БОЯП - блок опроса ячеек постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). БОЯП состоит из счетчика, который в соответствии с кодом на своих выходах обращается к соответствующим ячейкам ПЗУ, в котором записаны коды режимов работы при частоте модуляции 90 Гц. Цифровой код, считанный из ПЗУ, поступает на входы цифроаналогового преобразователя (ЦАП), где преобразуется в аналоговую величину. Выходной сигнал генератора формируется на выходе ЦАП в виде непрерывно-дискретного сигнала, т.е. модулированный синусоидальный сигнал. Выходной сигнал ЦАП представляет собой ступенчатую функцию. Так как у ЦАП токовый выход, то необходимо использовать преобразователь ток-напряжение, который реализуется на операционном усилителе. Этот сигнал поступает на повторитель, который необходим для согласования входного и выходного сопротивлений ЦАП и блока усиления мощности УМ. УМ состоит из усилителя тока и усилителя напряжения.
Генераторы интервалов (ГИ) задают период длительности импульсов, в соответствии с которыми ФВИ-формирователь временных интервалов, состоящий из счетчика и триггеров, осуществляет либо работу, либо паузу. В первом режиме длительность модулированных колебаний должна составлять 1 с, а паузы 1,5 с при частоте модуляции 90Гц. Во втором режиме 2 с и 3 с при частоте модуляции 90Гц.
Блок управления (БУ) обеспечивает изменение режима работы посредством переключения между ГИ, и представляет собой триггеры и ключи, которые формируют состояние триггеров. Блок питания предназначен для обеспечения напряжением питания всех узлов схемы, содержит стабилизаторы напряжений и источник опорного напряжения ЦАП.
2. РАЗРАБОТКА И ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ГЕНЕРАТОРА
При ступенчатой аппроксимации частота дискретизации, будет определяется по формуле [2]:
- погрешность от аппроксимации, выраженная в процентах, по техническому заданию равна 2,5%.
Определим объем памяти, необходимый для хранения кода сигнала с частотой модуляции 90 Гц.
Найдем количество периодов дискретизации в одном периоде несущего колебания:
Найдем количество периодов несущих колебаний в одном периоде модулированных колебаний:
где f М - частота модулированных колебаний.
Рассчитаем требуемый объем памяти ПЗУ:
N - количество шагов дискретизации.
Таким образом, необходимое количество дискретных значений модулированного сигнала с частотой модуляции 90 Гц составляет 11052 восьмиразрядных слов.
На основании расчетов выбираем Flash микросхемы AT29C256 (32Kx8).
2.2 Расчет кодов программирования ПЗУ
Так как мы используем промодулированный сигнал, то расчет значений кодов ячеек ПЗУ будем делать по формуле:
где D i -значение кода в i-й ячейке ПЗУ;
Подставляя данные в формулу, получим значения, которые запишем в таблицу прошивки ПЗУ (таблица 1).
Содержимое ячейки в десятичной системе
Содержимое ячейки в шестнадцатиричной системе
3. РАСЧЁТ УЗЛОВ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ГЕНЕРАТОРА
Тактовый генератор для счетчика (DD5 - DD6) построен по стандартной схеме мультивибратора на КМОП микросхемах (рисунок 3).
Выполним расчет ГТИ. Так как мы используем кусочно-ступенчатую аппроксимацию, то частота работы тактового генератора ГТИ, равная удвоенной частоте дискретизации равна 2010 кГц, которой соответствует период 0,5 мкс.
Как уже говорилось выше, расчет произведем на частоту 2·f Д , по формуле:
примем сопротивление резистора R 2 =30 кОм, тогда
Выберем С 1 =12 пФ из ряда Е96 типа К73-11 ±1% . R 1 выберем равным 30 кОм.
Формирователь режима работы реализован на двух генераторах интервалов. Первый собран на двух инверторах DD2.1, DD2.2 и на элементе И-НЕ DD11.2, который разрешает работу этого генератора (рисунок 4). Период генератора интервалов выбирается таким образом, чтобы интервалы времени t 1 и t 2 , заданные в техническом задании, нацело делились на него. С учетом того, что t 1 =1c; t 2 =1,5c, выберем период генератора интервалов равным 0,5 с.
Примем сопротивление резистора R 6 =30 кОм, тогда
С 3 =T/(1,38·R 6 )=0,5/(1,38·30·10 3 )=12,07 мкФ.
Выберем С 3 =12,1 мкФ из ряда Е96 типа К73-11 ±1% . R 5 выберем равным 30 кОм.
Второй генератор интервалов собран на двух инверторах DD1.3, DD1.4 и на элементе И-НЕ DD11.1, который разрешает работу этого генератора (рисунок 5). Период генератора интервалов выбираем равным 1 с.
Примем сопротивление резистора R 4 =30 кОм, тогда
С 2 =T/(1,38·R 4 )=1/(1,38·30·10 3 )=24,15 мкФ.
Выберем С 2 =24,3 мкФ из ряда Е96 типа К73-11 ±1% . R З выберем равным 30 кОм.
Усилитель напряжения построен на операционном усилителе, включенном по схеме не инвертирующего усилителя, для его расчета необходимо определить входные и выходные параметры сигнала.
Входной сигнал усилителя формируется преобразователем ток - напряжение построенного на операционном усилителе DA2. Максимальное значение выходного напряжения преобразователя определяется из выражения:
где D ВЫХ MAX - максимальное значение кода на цифровых входах ЦАП;
Максимальное значение кода D ВЫХ MAX будет равным 16384D. Разрядность ЦАП AD7520 равна десяти, но мы будем использовать только восемь, a U ОП , как амплитудное значение модулированного сигнала принимаем равным 10В, тогда максимальное значение напряжения на выходе операционного усилителя принимает значение:
Для выбора операционного усилителя, выполняющего функцию суммирования токов, рассчитаем скорость нарастания выходного напряжения (V) по формуле:
Подставляя необходимые значения в формулу получим:
V = 2· 3,14· 4000·10 = 314000В · Гц ? 0,2513 В/мкс.
На этом основании выбираем операционный усилитель К140УД7, у которого скорость нарастания выходного сигнала V равна 0,3 В/мкс.[3] Операционный усилитель такого же типа можно использовать и для построения повторителя напряжения. Минимальное сопротивление нагрузки для операционного усилителя К140УД7 составляет 2 кОм, на этом основании можно выбрать потенциометр R 1 2 (подстроенный резистор СГТ4-16, с сопротивлением 10 кОм)[4].
Сигнал с преобразователя ток-напряжение через повторитель напряжения поступает на вход усилителя напряжения.
Сигнал с выхода усилителя напряжения поступает на вход усилителя тока, максимальное входное напряжение которого, как будет показано ниже, составляет 27,9 В.
Рассчитаем требуемый коэффициент усиления усилителя напряжения К:
По формуле для не инвертирующего усилителя:
Задавшись сопротивлением R 1 5 , приняв его равным 10 кОм, рассчитаем значение сопротивления R 1 3 :
Выбирая из ряда стандартных номиналов Е96, получаем значение сопротивления R 1 3 равное 5,6 кОм.
Резисторы R 1 5 и R 1 3 выбираем C2-33H [4].
Резистор R 1 4 предназначен для уменьшения влияния входных токов, и равен эквивалентному сопротивлению резисторов R 1 3 , R 1 5 соединённых параллельно. Таким образом, значение сопротивлениями будет равным:
Выбирая из ряда стандартных номиналов Е96, получаем значение сопротивления R 1 4 равное 3,6 кОм.
Резистор R 1 4 выбираем C2-33H [4].
Так как, усилитель переменного тока, рассчитаем разделительные конденсаторы С З и С 4 по следующей формуле:
Здесь М- коэффициент нелинейных искажений.
Приняв коэффициент нелинейных искажений равным получим:
Выбирая из ряда стандартных номиналов Е96, получаем значение ёмкостей С 5 и С 4 равной 10,4 нФ .
Конденсаторы С 5 и С 4 выбираем К73-11.
Выберем операционный усилитель DA4 исходя из требований:
Выбираем операционный усилитель К1408УД1, с параметрами: U ПИТ ±5..40В;
Усилитель тока построен по схеме двухтактного усилителя мощности, в которой комплиментарная пара транзисторов VТ 1 и VT 2 обеспечивает двуполярный выходной сигнал. Диоды VD 8 , VD 9 и резисторы R 1 6 , R 1 7 обеспечивают напряжение смещения транзисторов, устраняя нелинейные искажения.
Определим напряжение питания транзисторного каскада из выражения:
где Р Н -- мощность, рассеиваемая на нагрузке, равная:
Подставляя в формулу значение сопротивления нагрузки, известное нам из технического задания, получаем напряжение питания для выходного каскада:
Выбираем значение напряжения питания равным 27 В.
Определяем мощность рассеивания на транзисторах выходного каскада:
Подставляя в формулу необходимые значения параметров получим:
Произведем выбор транзисторов, учитывая условия:
Поэтому выбираем комплиментарную пару транзисторов КТ815В и КТ814В, с параметрами:
Максимальный ток коллектора транзисторов определим по формуле:
Максимальный ток базы транзистора при этом равен:
По входной характеристике для транзисторов КТ814В и КТ815В определим максимальное напряжение между базой и эмиттером U БЭ M АХ соответствующее максимальному току базы I Б M АХ : U БЭ M АХ = 0,9 В.
Найдем максимальное входное напряжение U ВХ M АХ :
U ВХ MAX =U БЭ MAX +I KMAX ·R H =0,9+108·10 -3 ·250=27,9 В.
Найдём сопротивление добавочных резисторов R 1 6 и R 1 7 :
где U Д - падение напряжения на диодах VD 9 и VD 8 в открытом состоянии, выбрав его равным 1 В и подставив в формулу, получим:
Выбирая из ряда стандартных номиналов Е96, получаем значение сопротивлений R 1 6 и R 1 7 равное 10 кОм.
Резисторы R 1 6 и R 1 7 выбираем C2-33H.
Найдём ток через диоды в открытом состоянии I Д по формуле:
Здесь п- число диодов в плече усилителя.
Так как у нас число диодов в плече усилителя равно 1, то ток через диоды будет равен:
На основании этого выбираем диоды Д2Ж, у которых максимальный ток в открытом состоянии 8 мА, падение напряжения в открытом состоянии 1В.
Найдём полное входное сопротивление каскада:
Таким образом, полученное полное сопротивление каскада получилось больше допустимого сопротивления нагрузки операционного усилителя К1408УД1, следовательно, предварительный каскад не требуется.
Рассчитаем резисторы R 1 8 и R 1 9 по следующей формуле:
R 1 8 = R 1 9 = 0,05 ·R Н = 0,05 · 250 = 12,5 Ом.
Выбирая из ряда стандартных номиналов Е96, получаем значение сопротивлений, R 1 8 и R 1 9 равное 12,5 Ом.
Резисторы R 1 8 иR 1 9 выбираем C2-33H.
В результате проведенной работы был спроектирован генератор модулированных синусоидальных сигналов. Он реализует все заданные в техническом задании режимы работы и значения выходного сигнала. Удовлетворяет условию задания использованием КМОП микросхем, обеспечивающих малое энергопотребление схемы.
1. Попечителев Е.П., Кореневский Н.А. Электрофизиологическая и фотометрическая медицинская техника. М.: Высшая школа, 2002.
2. Гречихин В.В. Проектирование генератора модулированных синусоидальных колебаний. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2007.
Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника. М.: Горячая линия ? Телеком, 2005.
Акимов Н.Н., Ващуков Е.П., Прохоренко В.А., Ходоренок Ю.П. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА : Справ. / Минск: Беларусь, 1994 г. -591 с.
Назначение и область применения генератора синусоидальных колебаний со встроенным усилителем мощности в радиотехнике и измерительной технике. Описание принципиальной схемы проектируемого устройства, расчет элементов генератора и его усилителя мощности. курсовая работа [157,2 K], добавлен 06.08.2010
Расчет генератора синусоидальных сигналов как цель работы. Выбор принципиальной схемы высокочастотного генератора средней мощности. Порядок расчета LC-генератора на транзисторе, выбор транзистора. Анализ схемы (разработка математической модели) на ЭВМ. курсовая работа [258,5 K], добавлен 10.05.2009
Этапы развития радиопередающих устройств. Характеристика автогенератора, умножителя частоты, промежуточного усилителя, их параметры. Описание прохождения сигнала в радиопередающем устройстве. Моделирование режима работы транзисторного ВЧ генератора. курсовая работа [137,7 K], добавлен 10.03.2012
Описание структурной схемы генератора. Описание работы схемы электрической принципиальной блока. Выбор и обоснование элементной базы. Разработка конструкции печатной платы. Разработка конструкции датчика сетки частот. Описание конструкции генератора. дипломная работа [287,2 K], добавлен 31.01.2012
Выбор оптимального варианта структурной схемы передатчика, синтез его функциональной схемы. Характеристика транзисторного автогенератора, фазового детектора, усилителей постоянного тока и мощности, опорного генератора. Расчет автогенератора и модулятора. курсовая работа [133,3 K], добавлен 16.01.2013
Разработка структурной схемы свип-генератора. Схема генератора качающейся частоты. Основные характеристики и параметры усилителей. Нелинейные искажения усилителя. Входное и выходное напряжения. Расчёт коэффициента усиления по мощности усилителя. курсовая работа [456,4 K], добавлен 28.12.2014
Схема генератора сигнала треугольной формы. Принципиальная схема устройства. Описание работы программного обеспечения. Внутренний тактовый генератор, работающий от внешнего кварцевого резонатора. Фильтр низких частот. Внешняя цепь тактового генератора. курсовая работа [538,7 K], добавлен 19.01.2012
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



Генератор синусоидальных модулированных колебаний курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат: Бухгалтерский учет на предприятиях оптовой торговли
Управление дебиторской задолженностью предприятия как основа его финансовой устойчивости (на примере ООО "PH-СЕВЕРНАЯ НЕФТЬ", г. Усинск)
Реферат по теме Сталин-Сталинизм-Сталинщина
Пособие по теме Большевики, упавшие с неба
Дипломная Работа На Тему Разработка Группового Техпроцесса Изготовления Кулачков
Реферат: Франсуа Кенэ
Курсовая работа по теме Анализ нормативно-правовой базы таможенно-тарифного регулирования внешнеторговой деятельности в Таможенном союзе
Курсовая работа: Экономическая эффективность природоохранных мероприятий на примере ОАО «Тюменский бройлер». Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат по теме Экологические последствия нерационального природопользования
Темы Рефератов По Бжд
Дипломная Работа На Тему Операторы Проектирования
Сочинение Лето В Деревне 4 Класс
Краткое Сочинение На 5 Класс Про Воробья
Курсовая работа по теме Программная реализация предметной области "Ремонт часов"
Сочинение На Тему Общение В 21 Веке
Курсовая работа по теме Социально-культурная деятельность в Государственном учреждении 'Дом народного творчества и досуга'
Реферат по теме Народы доколумбовой Америки
Эдукейшен Дипломные Работы В Ижевске
Сочинения На Тему Роман Евгений Онегин
Курсовая работа по теме Азотные удобрения и их роль в повышении урожайности сельскохозяйственных культур на каштановых почвах
Прокурорский надзор в РФ: сущность и общий порядок осуществления - Государство и право дипломная работа
Занятость и трудоустройство - Государство и право курсовая работа
Государственная и политическая карьера С.Ю. Витте и П.А. Столыпина - История и исторические личности реферат