Генератор формування електричних сигналів

        

   

 

         

 

5 Розробка,  розрахунок та опис принципової  схеми

 

5.1 Розробка дешифратора  адреси

 

Дешифратор адреси, реалізований на ІМС К555ИД7, рисунок 11. Він спрацьовує по адресі 23h (двійковий код  0010 0011), яка є вільною на шині ISA. 

Рисунок 11 – Схема  реалізації дешифратора адреси

 

Входи дешифраторів підключені до адресної шини А [2-9] слоту ISA. Молодші лінії А0, А1 вибирають один з трьох портів ППА, таблиця 4.

 

 

Таблиця 4 – Відповідність  адрес портам ППА

Стан ліній А0, А1		Повна адреса на шині ISA	Порт
А1	А0
0	0	8Ch	РА0…РА7
0	1	8Dh	РВ0…РВ7
1	0	8Eh	РС0…РС7
1	1	8Fh	РУС

 

 

5.2 Включення ВІС МАХ 038

Схема включення ВІС  МАХ 038 приведена на рисунку 12.

 

 

Рисунок 12 – Схема  включення ВІС МАХ 038 в генератор

 

На входи А0, А1 (виводи 3,4) надходять сигнали вибору форми  вихідного сигналу генератора з порта С ППА – біти РС0, РС1. На вхід FADJ (вивід 8) надходить напруга з ЦАП,  зміна якої дає змогу регулювати частоту в межах діапазону. Діапазон частот генерації задається блоком конденсаторів, які комутуються комутатором і підключаються до входу COSC (вивід 5) мікросхеми генератора.

 

5.3 Схема включення  комутатора та блока конденсаторів

Схема підключення блоку  конденсаторів через комутатор  приведена на рисунку 13.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 13 – Схема підключення блоку конденсаторів до комутатора

 

Блок конденсаторів  С1-С8 по черзі підключається на вихід  комутатора в залежності від цифрового  коду на виводах 1, 16, 15 комутатора КР590КН6. Зв¢язок між цифровим кодом, ємністю конденсатора та діапазоном частот генерації приведений в таблиці 5.

 

 

 

 

Таблиця 5 - Зв¢язок між цифровим кодом, ємністю конденсатора та діапазоном частот генератора

Діапазон частот, Гц	Конденсатор			Цифровий код на вході  комутатора
	Позиційне позначення	Ємність		#2	#1	#0
		пФ	мкФ
1…10	С1	-	470	0	0	0
10…100	С2	-	47	0	0	1
100…1000	С3	-	4,7	0	1	0
1000…10 000	С4	-	0,47	0	1	1
10 000 … 100 000	С5	-	0,047	1	0	0
100 000 … 1 000 000	С6	4700	-	1	0	1
1 000 000 … 10 000 000	С7	470	-	1	1	0
10 000 000 … 100 000 000	С8	47	-	1	1	1

 

 

5.4 Схема включення  ЦАП

Схема включення ЦАП AD7302 приведена на рисунку 14.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 14 – Схема  включення ЦАП в генератор

5.5 Схема включення  ППА

Схема підключення ППА  до  шини ISA приведена на рисунку 15.

Рисунок 15 – Схема  включення ППА в генератор

 

Частота генерації визначається ємністю  конденсаторыв С1-С8 (від 47 пФ до 470 мкФ), підключеного до входу COSC  через  комутатор. Частоту всередині пыддыапазонів  можна змінювати в межах ±70 % подачею на вхід FADJ напруги ± 2.4 В від ЦАП.

Подачею керуючих сигналів з рівнями  ТТЛ на входи А0, А1 мультиплексора забезпечується проходження через  нього одного із сигналів: синусоїдального, трикутного, імпульсного чи прямокутного. Вихідний підсилювач забезпечує стабільну  амплітуду сигналів різної форми (1 В) при струмі навантаження до ±20 мА.

Весь частотний діапазон розбитий на вісьмох піддіапазонів, у кожнім з який перекриття по частоті складає 10, що дозволяє використовувати одну шкалу.

 

 

         6 Розрахунок потужності споживання генератора

 

Живиться генератор від двохполярного стабілізованого джерела живлення напругою ±5 В, які надходять від шини ISA.

Потужність, що споживається генератором, дорівнює  сумі потужностей, що споживаються активними елементами схеми: цифровими інтегральними мікросхемами.

Загальна активна потужність, що  споживається пристроєм, Рз, Вт, обчислюється по формулі.

                                                          N

                                                  Рз = ∑  Ріn ,                                                  (1)

                                                         і=1

          де  Рз - загальна потужність споживання,  Вт;

                Рі - потужність, що споживається і-тим  елементом, Вт;

               N - кількість різних типів елементів,  шт;

               n - кількість однотипних елементів,  шт.

          Для розрахунку потужності, що споживають мікросхеми  необхідно використати довідкові матеріали з таблиці 5. Потужність, яку споживає IМС можна знайти по формулі

                                              Рм = Iсп ср.* Uж,                                             (2)

          де  Рм - потужність, що споживає  IМС, мВт;

                Iсп ср. - середній струм споживання  мікросхеми, мА;

                Uдж - напруга джерела живлення, В.

           За формулою (2) розрахуєм потужність споживання мікросхем від джерел живлення.

Рм ИД7 = 10 * 5 = 50 мВт;

Рм ЛЛ1 = 8 * 5 = 40 мВт;

Рм КН6 = 1 *10 = 10 мВт;

Рм AD7305 = 12 * 5 = 60 мВт.

Рм МАХ038 = 20 * 10 = 200 мВт.

Рм ВВ55 = 120 * 5 = 600 мВт.

Дані для розрахунку загальної потужності споживання  пристрою зведені в таблицю 6.

 

     Таблиця  6 -  Параметри потужності споживання активних елементів

Найменування елемента	Кількість елементів і-го типу, n, шт.	Потужність споживання і-го елементу, Рі, мВт.	Потужність споживання  n елементів, Ріn, мВт.
МАХ 038	1	200	200
AD7302	1	60	60
КР580ВВ55	1	600	600
К555ИД7	2	50	100
К555ЛЛ1	1	40	40
КР590КН2	1	10	10
Разом                                                                                           1010

 

 

Загальна потужність споживання складається з потужності споживання всіх мікросхем і дорівнює

Рз = 200 + 60 + 600 + 100 + 40 + 10 = 1010 мВт

         Таким чином,  потужність  споживання генератора від джерела живлення напругою ±5 В складає близько 1 Вт.

 

 

7  Розрахунок  надійності генератора

 

           Надійністю називається властивість апаратури виконувати покладені на неї функції, при збереженні  експлуатаційних  показників  в заданих межах і режимах роботи, встановлених в технічному  завданні і стандартними технічними умовами. Надійність є  комплексною  властивістю апаратури, що характеризується безвідмовністю  і  ремонтоздатністю. Однією із основних понять теорії надійності є відмова.

            Відмова - ця подія, при якій  об'єкт повністю  або частково втрачає працездатність. При повній  втраті  працездатності  виникає повна відмова, при частковій - часткова.

           Основними показниками надійності є: інтенсивність  відмов, напрацювання на відмову, функція надійності.  В  даному  підрозділі виконаний розрахунок надійності генератора щодо  часткових і повних відмов.

Послідовність приведеного  розрахунку така [7].

а) згруповуються усі  елементи генератора з приблизно  однаковими значеннями інтенсивності відмов /\і, 1/год;

б) для кожної групи визначають добуток /\іNі, 1/год;

в) розраховують інтенсивність  відмов пристрою, як суму добутків /\іNі, 1/год, за формулою

        

                                                                                            ( 3 )

                

г) визначають середній час  безвідмовної  роботи  (середній час до першої відмови) Тс, год

                          

                                               (4)

                             

д) згідно з рівнянням

                                                                                 (5)

знаходять ймовірність  безвідмовної роботи пристрою для  інтервалу часу t.   

Інтенсивність відмов елементів,  їх  кількість  і  результати розрахунку загальної інтенсивності відмов  системи  приведені  в таблиці 7.

 

     Таблиця 7 – Дані для розрахунку інтенсивності відмов

 

Найменування         елементу	Кількість елементів, NІ, шт	Інтенсивність відмов і-го елементу l і, х х 10-6 1/год	Інтенсивність відмов і-ї групи  елементів lі NІ х 10-6 1/год
МАХ 038	1	0,5	0,5
AD7302	1	0,5	0,5
КР580ВВ55	1	1,0	1,0
К555ИД7	2	0,5	1,0
К555ЛЛ1	1	0,5	0,5
КР590КН2	1	0,8	0,8
Конденсатори К10-73	6	0,2	1,2
Конденсатори К50-35	2	1,0	2,0
Краєвий роз’єм	1	4,0	4,0
Пайка	150	0,005	0,8
Всього			12,3