На втором этапе на выходе Qcc (conversion complete) получаем информацию о завершении преобразования, когда на этом выходе появляется низкий логический уровень. С этого момента на выходе РПП будет хранится результат преобразования в виде цифрового кода.

2.2. Разработка принципиальной схемы АЦП.

Все цифровые элементы принципиальной схемы (Приложение 3) выполнены на ТТЛ логике 155 серии микросхем, так как она имеет наибольшее быстродействие и сравнительно малое энергопотребление. Перечень элементов представлен в спецификации (Приложение 1).

Работа устройства начинается с подачи сигнала запуска на вход S регистра РПП (DD 2), когда на него поступает низкий уровень регистр в первый момент тактового импульса сбрасывается. Для инициализации схемы применена RC цепь с двумя триггерами Шмидта на выходе, параметры цепи рассчитываются по следующей формуле[9]:

где t - один такт работы АЦП и равен сумме времен установки всех элементов схемы, т.е. tзRG+tзЦАП+tзкомп=28нс+3,5мкс+200нс=3,728мкс;

R1 = 5,1 Ком.

Отсюда С1= t/0,7*R1 = 3,728мкс/07*5,1Ком=1.004мкФ.

Для работы схемы необходим тактовый генератор, он реализован на логических элементах DD1.1, DD1.2, DD1.3, резисторах R2, R3, R4, емкости C2 и кварцевом резонаторе BQ.

После инициализации и подачи сигналов с тактового генератора регистр РПП реализованный на микросхеме К155ИР17 (DD 2) начинает выдавать параллельный код на входы ЦАП (DD 3), выбор которого осуществлялся из следующих условий:

- необходимо преобразовывать12 разрядный код;

- выходное напряжение ЦАП изменяется от 0 до 5 вольт.

Из выше перечисленных требований выбран 12 разрядный ЦАП К1108ПА1Б[3,6]. Для обеспечения выдачи эталонного напряжения к выходу ЦАП подключен ОУ К140УД7 [3] (DA 1)т.к. ЦАП имеет токовый выход. Для того чтобы выходное напряжение изменялось в заданном диапазоне 0 – 5 в на ЦАП подано опорное напряжение.

Опорное напряжение ЦАП можно рассчитать по следующей формуле [7]:

,

где - максимальное напряжение с выхода ЦАП; - число двоичных разрядов входного кода.

Максимальное напряжение с выхода ЦАП не должно превышать 5 В, а разрядность выходного кода равна 12.

;

.

Также для обеспечения работы в заданном режиме к ОУ подключены резисторы R5,R6 и конденсатор С3. Электрические параметры ЦАП [6] приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Электрические параметры ЦАП

Напряжение смещение нуля на выходе	(0.3…0.6) мВ
Время установления выходного напряжения	3,5 мкс
Входное напряжение низкого уровня	0…0.8 В
Входное напряжение высокого уровня	2.4 В
Сопротивление нагрузки	2 кОм
Выходное напряжение	(0…10) В
Напряжение опорного питания	(0…15) В

Также в схеме необходимо сравнивающее устройство, для выполнения этой функции выбран прецезионный компаратор К554СА3 [3] т.к. необходимо обеспечить сравнения величины младшего значащего разряда (1мв).

После окончания преобразования на выходе «не С0» регистра РПП (DD 2) появляется низкий логический уровень, что говорит о том что на выходе АЦП сохраняется код поданного на АЦП напряжения определенного с заданной точностью.

2.3. Параметры АЦП.

К параметрам АЦП относится энергопотребление и частотные характеристики.

Энергопотребление АЦП складывается из потребляемых мощностей ИМС [3,6]:

=3.5 Вт.

Частотные характеристики будут определяться элементом время задержки, которого максимально DA2 (К1108ПА1Б). Максимальная частота при которой устройство работоспособно: f = 1/3,5 мкс=285 714 Гц 285 кГц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При выполнении курсового проекта было разработано АЦП поразрядного кодирования. Устройство может работать в синхронном режиме с максимальной тактовой частотой 285 КГц, от источников питания +15-15в,+5в. Устройство имеет относительно небольшое энергопотребление и осуществляет процесс преобразования за 4,471 мкс.

Список используемой литературы

1. А.В. Комаров, А.С. Просочкин Аналоговые вычислительные машины: Методические указания к курсовому проектированию – М.: МАИ, 1985. – 28 с., ил.

2. А.С. Просочкин Системы натурного эксперимента : Конспект лекций

3. Справочник по микросхема серии К155. Составитель Рахимов Т.М. – М.: Эхо 1991. – 250 с.

4. Ю.П. Михнов. Проектирование вычислительных устройств. - М.: Мин. обор. 1991.-84с.

5. Аналоговая и цифровая электроника: Учебник для вузов / Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И.; Под ред. Глудкина О.П. – М.: Радио и связь, 1996. – 768 с.: ил.

6. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник / Нефедов А.В Т.З. – М.:КубК-а, 1997. – 544 с.: ил.

7. Д.И. Егоров, В.А. Мосяков, А.М. Каменский Аналого-цифровые преобразователи: Учебное пособие. – М.: МАИ, 1983. – 78 с.,ил.

8. Э.И. Гитис, Е.А. Пискулов, Аналого-цифровые преобразователи: Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоиздат, 1981. – 360 с., ил.

9. Хоровиц П., Хилл У. Искуство схемотехники: Пер. с анг. – 5-е изд.,перераб. – М.: Мир, 1998. – 704 с., ил.