Электроника

Реферат

     В данном курсовом проекте будет рассмотрен усилитель напряжения на основе операционных усилителей. 

     Курсовой  проект составлен на 14 страницах.

     Пояснительная записка содержит 10 страниц.

     Принципиальная  схема – формат А3

     Блок-схема  – формат А3

     Спецификация – формат А4

     ОПЕРАЦИОННЫЙ  УСИЛИТЕЛЬ, МНОЖИТЕЛЬ, ЛОГАРИФМАТОР,  ДИФФЕРЕНЦИАТОР, СУММАТОР, ИНВЕРТОР, АЦП, ЖКИ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Тема  курсового проекта – усилитель  напряжения, собранный на основе операционных усилителей. Конечный результат преобразован в цифровую форму с помощью АЦП и выведен на ЖК-индикатор.

     Данную  схему можно применить в нескольких аппаратах, использующихся в медицине. Например: осциллограф, амплипульс-терапии. Можно применить в аппаратах, где требуется настройка сигналов.

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Описание  блок-схемы

Данная схема  состоит из 10 блоков:

   1)генератор косинуса №1

   2)генератор косинуса №2

   3)множитель

   4)логарифматор

   5)дифференциатор

   6)сумматор №1

   7)инвертор

   8)сумматор №2

   9)АЦП

   10)ЖК-индикация 

Генераторы  №1 и №2 служат для образования сигналов косинусоидальной формы. Частота определяется по формуле: f=1/2πRC, и регулируется с помощью конденсаторов. 

Множитель перемножает полученные аналоговые сигналы. Состоит из нескольких операционных усилителей в схемах логарифматоров. Множитель является схемой соединения 2х логарифмических усилителей, 1го сумматора и 1го дифференциатора. 

Логарифматор используется для взятия логарифма от какой-либо функции.

На входе  имеет резистор и диод в цепи обратной связи. 

Дифференциатор представляет собой схему, собранную на основе операционного усилителя, которая очень похожа на схему инвертирующего усилителя, только на месте резистора стоит конденсатор. Кроме того, для этой схемы не нужно организовывать два входа с одинаковым напряжением. Выходное напряжение будет определяться как: V_out=-R_fC*(dV_in/dT).

Реактивное  сопротивление конденсатора X=1/2πfC. 

Сумматор выглядит как дифференциатор, только вместо 1го конденсатора сумматор имеет несколько входов с резисторами. Если схема функционирует в своих пределах линейности, инвертирующий вход операционного усилителя – «земля». Поэтому суммарный ток от всех входов будет: I=(V₁/R₁)+(V₂/R₂)+(V_n/R_n). 

Инвертор используется как переходник, если есть необходимость в увеличении Rвх какой-либо схемы. Имеет коэффициент усиления, равный 1.

Rвх – очень велико, Rвых – очень низкое. Меняет знак сигнала на противоположный. 

АЦП серии 080х являются 8-битными АЦП последовательного приближения. Входы и выходы микросхем совместимы с ТТЛ и КМОП логиками. Предусмотрена возможность функционирования выходов АЦП в режиме трех состояний. Алгоритм последовательного приближения в этих микросхемах основан на 64-тактном цикле преобразования.

Несколько дополнительных тактов необходимы для  запуска преобразования и фиксирования полученного результата после преобразования на выходе. Все сигналы управления входом и выходом должны быть низкоуровневые. 

ЖК-индикация используется для отображения конечного сигнала на дисплее. Дает возможность его анализировать, исследовать человеком. Имеет  8 входов и 8 выходов. 
 
 
 
 
 

Описание  работы принципиальной схемы

  

   Данная схема работает в два  этапа.

   На первом этапе с генератора №1 поступает сигнал косинусоидальной формы определенной частоты, данная частота регулируется с помощью конденсатора.

   Далее сигнал поступает на  логарифматор, с помощью которого  от входного сигнала берется  натуральный логарифм.

   Также в это время с генератора  №2 поступает еще один сигнал косинусоидальной формы, но другой частоты.

   Сигнал поступает на вход дифференциатора.  На выходе получаем производную от сигнала косинусоидальной формы.

   Сигнал с дифференциатора поступает  на инвертор, где у него изменяется  знак на противоположный.

   Сигналы, полученные с логарифматора и инвертора поступают на сумматор №1.

   С выхода сумматора выходит  сигнал в виде разности логарифма  и производной.

   Полученное значение поступает на первый вход сумматора №2.

   Рассмотрим второй этап работы схемы.

  С генераторов №1 и №2 на входа множителя поступают сигналы разной частоты. На выходе мы получаем сигнал в виде произведения.

   Сигнал данной формы поступает  на второй вход сумматора №2.

   Здесь сигнал вида разности логарифма и производной суммируется с сигналом в виде произведения.

   Окончательный сигнал поступает  в аналогово-цифровой преобразователь.  Там он получает цифровую форму  и с 8ми выходов поступает  на жидкокристаллическую индикацию. На ЖК-индикации выводиться конечная форма сигнала, который можно анализировать, исследовать, сохранять, изменять, то есть использовать человеком.

   Пример

   Рассмотрим пример использования данной интегральной схемы.

   Пусть сигнал, поступающий с генератора  косинуса №1(DA1), имеет вид Cos2t, а сигнал с генератора №2(DA2) – Cos4t.

На первом этапе от сигнала Cos2t, поступающего на логарифматор (DA5), берется натуральный логарифм Ln. Сигнал примет форму: 

   Сигнал Cos4t поступает на дифференциатор(DA8), а после взятия производной будет иметь вид: 

   Затем данный сигнал подается на инвертор(DA7), где у него меняется знак на противоположный и приобретает форму:  

   Преобразованные сигналы поступают  на сумматор №1(DA6). Выходит один сигнал, имеющий форму: 

   Полученное значение поступает  на первый вход сумматора №2(DA4).

   С генераторов №1 и №2 на  входа множителя(DA3) поступают сигналы косинусоидальной формы.

На выходе получаем: 

   Данное произведение поступает  на второй вход сумматора №2(DA4).

   Окончательный результат выглядит: 

   Сигнал принимает цифровую форму  в АЦП(DD1) и выводиться на ЖК-индикации(NG1) в виде: 
 
 
 

Заключение

   При разработке данного курсового  проекта я познакомился с новыми  интегральными схемами и научился  использовать операционные усилители  для создания схем разной потребности  и разной сложности.

   Также мною была изучена специальная  литература. Проводилась консультация  с руководителем проекта. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы 

1. Шило В.Л. «Линейные интегральные схемы в  радиоэлектронной аппаратуре»,  Москва, 1978год.
2. Шило В. Л. «Популярные микросхемы КМОП», Москва, 1993год.
3. Журавлев А.С. «180 схем интегральных устройств», Москва, 19993год.
4. Каплан Д.Д., Уайт К.Н. «Практические основы аналоговых и цифровых схем»
5. Крекрафт Д.С., Джерджли С.У. «Аналоговая электроника. Схемы, системы и обработка сигнала»