Пояснительная записка ХХХХ. ХХХХХХ. 001 Пз

Скачать 0.73 Mb.

Название	Пояснительная записка ХХХХ. ХХХХХХ. 001 Пз
страница	4/8
Тип	Пояснительная записка

1 2 3 4 5 6 7 8

Разработка принципиальной схемы генератора

3.1 Синтезатор частоты AD9833

Синтезатор частоты это электронное устройство, способное формировать из опорной частоты на выходе требуемую частоту или набор частот, согласно управляющим сигналам.

Рассмотрим принципиальную схему генератора сигналов (приложение C). Для генерации периодических сигналов была выбрана готовая микросхема цифрового синтезатора частоты AD9833, которая является малопотребляющим, программируемым генератором колебаний [4]. Применение данного синтезатора позволило производить генерацию периодических сигналов типа: синус, меандр и треугольник. Шаг перестройки по частоте 1 Гц. Частотный диапазон регулирования составляет от 1 Гц до 1МГц. Диапазон выходных частот от 0 МГц до 12.5 МГц.

Микросхема AD9833 тактируется от внешнего кварцевого генератора на 25 МГц и совместима со стандартными портами цифровых сигнальных процессоров и микроконтроллеров. Компонент работает с напряжением питания в диапазоне от 2.3 В до 5.5 В[8].
$c:\users\аня\desktop\безымянный.png$

Рисунок 3.1.1 – Схема подключения AD9833

На 10 выходе данной микросхемы получается синусоидальный сигнал, путем перебора таблицы синусоиды, которая хранится в памяти данной микросхемы. Эта микросхема управляется с помощью однокристальной микроЭВМ AТ90USB162 по цифровому протоколу SPI, где данные команды поступают на следующие 6,7,8 входы/выходы микросхемы SLK, SDATA и FSDATA.

Главным составным блоком интерфейса SPI является обычный сдвиговый регистр, сигналы синхронизации и ввода/вывода битового потока которого и образуют интерфейсные сигналы. Таким образом, протокол SPI правильнее назвать не протоколом передачи данных, а протоколом обмена данными между двумя сдвиговыми регистрами, каждый из которых одновременно выполняет и функцию приемника, и функцию передатчика. Непременным условием передачи данных по шине SPI является генерация сигнала синхронизации шины. Этот сигнал имеет право генерировать только ведущий шины и от этого сигнала полностью зависит работа подчиненного шины [7].

По данному протоколу подаются команды на выбор того или иного генерируемого сигнала, то есть прямоугольника, синусоиды или треугольника, также туда отправляются код частоты, который нам нужно получить на выходе, тем самым мы отсылаем команды на данный цифровой синтезатор, а он уже синтезирует нам необходимый сигнал, который мы снимаем с 10 выхода этой микросхемы.

Нам необходимо питать синтезатор частоты, который работает в широком диапазоне питающих напряжений от 3 В до 5,6 В. В данной схеме синтезатор частоты питается от 5 В, но непосредственно брать 5В с входного фильтра мы не можем. Поэтому мы питаем наш синтезатор частоты от отдельного интегрального стабилизатора L78L05, который питается от напряжения +15В. Напряжение интегрального стабилизатора L78L05 как правило получается от импульсного преобразователя.

В данном случае у нас получается такая цепочка: импульсный преобразователь MAX743 преобразует напряжение +5В до ±15В, который используется в выходном каскаде и для питания стабилизатора. Интегральный стабилизатор L78L05 понижает это напряжение от +15В до напряжения +5В, от которого уже и питается наш выходной синтезатор частоты и эталонный кварцевый генератор на 25 МГц.

$c:\users\аня\desktop\цывапрол.png$

Рисунок 3.1.2 Интегральный стабилизатор L78L05

3.2 Однокристальная микроЭВМ AT90USB162

Из поставленных задач вытекает основа проектируемого генератора.

Генератор изготовлен на основе однокристальной микроЭВМ AT90USB162 (приложение C). Для уменьшения масс габаритных показателей изделия, для дистанционного управление и простоты обслуживания.

AT90USB162 - маломощный 8-разрядный КМОП микроконтроллер, выполненный на основе прогрессивной RISC-архитектуре AVR. За счет выполнения большинства инструкций за один машинный цикл AT90USB162 достигает производительности 1 миллион операций в секунду на МГц тактовой частоты, что позволит разработчикам оптимизировать соотношение потребляемой мощности и производительности [6].

Встроенная ISP флэш-память поддерживает возможности внутрисистемного программирования через интерфейс SPI, программирования с помощью программатора обычной энергонезависимой памяти или программирования под управлением программы в загрузочном секторе и исполняемой ядром AVR. Загрузочная программа может использовать любой интерфейс для загрузки программного кода и размещения его в секторе прикладной программы флэш-памяти. При этом, поддерживается возможность продолжения выполнения программы в загрузочном секторе во время обновления сектора прикладной программы, тем самым, обеспечивая действительную поддержку чтения во время программирования. Объединение 8-разрядного RISC ЦПУ с внутрисистемно-самопрограммируемой флэш-памятью в одном кристалле делает микроконтроллер AT90USB162 эффективным инструментом в стоимостном плане решения многих задач встраиваемого управления.

Микроконтроллеры AT90USB162 поддерживаются полным набором аппаратных и программных средств для проектирования, в том числе си-компиляторы, макроассемблеры, программные отладчики/симуляторы, внутрисхемные эмуляторы и оценочные наборы. Основные параметры однокристального микроЭВМ представлена в соответствии с таблицей 3.2.1.
Таблица 3.2.1 Основные параметры AT90USB162

ЦПУ: Ядро	AVR
ЦПУ: MIPS	16
ЦПУ: F,МГц	от 0 до 16
Память: Flash,КБайт	16
Память: RAM,КБайт	0.5
I/O (макс.),шт.	22
Таймеры: 8-бит,шт	1
Таймеры: 16-бит,шт	1
Таймеры: Каналов ШИМ,шт	5
Интерфейсы: SPI,шт	1
Интерфейсы: USB,шт	1
VCC,В	от 2.7 до 5.5
TA,°C	от -40 до 85

Однокристальная микроЭВМ так же осуществляет взаимодействие с жидкокристаллическим символьным индикатором WH1602B-YYH-CTK, осуществляет опрос пользовательских кнопок, опрос энкодера, а также управлением зуммером пищалкой. По мимо этого однокристальная микроЭВМ осуществляет связь с компьютером посредством USB, c которого снимается питание данного генератора.

Импульсный преобразователь МAX743

MAX743 - двухканальный, импульсный стабилизатор (от +5 В до ±15 В или ±12 В). Интегральный DC/DC преобразователь напряжения MAX743 имеет все активные цепи, необходимые для построения малогабаритных, двухканальных источников питания. Реализуемое, с использованием стандартных дросселей с двумя выводами, а не с трансформаторами, схемное решение позволяет, независимо стабилизировать оба выходных напряжения, с погрешностью в пределах ±4%, в диапазоне допустимых входных напряжений, температуры, и токов нагрузки.

ИС MAX743, типично, обеспечивает эффективность преобразования от 75% до 82%, для большинства значений нагрузки. ИС функционирует в режиме токовой обратной связи на частоте 200 кГц, т.е. возможно совместное использование с ИС малогабаритных, легких внешних элементов. Также, это позволяет реализовать простую фильтрацию выходных пульсаций и шумов.

ИС MAX743 имеет повышенную надежность, благодаря встроенным силовым транзисторам и монолитной конструкции. Функция термо – отключения предотвращает перегрев, а ограничение тока внутри каждого цикла преобразования, защищает силовые транзисторы. К другим функциям относятся система блокировки запуска при недостатке входного напряжения и программируемый, мягкий старт [5]. Схема подключения данного устройства представлена в соответствии с рисунком 3.3.1.

Отличительные особенности:

- нагрузочная способность: ±100 мА, или ±125 мА;

- гарантированные характеристики для внутрисхемной работы;

- погрешность выходного напряжения ±4% в диапазоне температур, входных напряжений и нагрузки;

- типичная эффективность преобразования 82%;

- низкий уровень шумов, обратная связь по току;

- встроенная система ограничения тока;

- система термозащиты с режимом Shutdown;

- система защиты от запуска при пониженном напряжении и мягкий старт;

- логическое управление переключением режимов ±12 В и ±15 В;

Области применения:

1) модульная замена DC/DC преобразователей

2) системы распределения энергии

3) компьютерная периферия

4) портативные измерительные приборы

$c:\users\аня\desktop\ывапрол.png$
Рисунок 3.3.1 Типовая схема включения

Импульсный преобразователь МАX743 выбран и используется в генераторе сигналов произвольной формы из-за того, что позволяет получить двухполярные напряжения ±15В. Данный преобразователь производит повышение до ±15В. Он является универсальным, который позволяет получать либо ±15В, либо ±12В. Выборов получаемых на выходе напряжения осуществляется путем 11 вывода, если этот вывод соединить на общий провод, то выходное напряжение будет генерироваться в диапазоне ±15В как на схеме, если соединить на +5В питания, то есть подать логическую единицу, то у нас произойдет генерация в диапазоне ±12В.

Цепь приравнивания

Как было сказано раньше, у синтезатора частоты в памяти хранится таблица синусоиды, из которой получается при его переборе синусоидальный сигнал на 10 выходе данной микросхемы. Амплитуда сигнала на выходе 10 данного синтезатора частоты для синусоидального и треугольного сигнала равна всего лишь 0,5В, а для прямоугольного

сигнала амплитуда равна в порядке 2В, которая в несколько раз больше, чем амплитуда синусоиды и треугольника, поэтому перед тем как подать сигнал на цепочку операционного усилителя, который производит смещение сигнала, нам необходимо сравнять амплитуды треугольника, синусоиды с прямоугольником. Для этого мы собираем цепочку, который состоит из стандартного делителя, подстроечного резистора, параллельно которой подключается свободно разомкнутый контакт герконового реле. Когда происходит генерация синусоидов и треугольников, данное реле замкнута, то сигнал с выхода синтезатора частоты через замкнутую группу свободно поступает на операционный усилитель, где происходит смещение данного сигнала. При генерации прямоугольников, то есть меандра данный ключ герконового реле размыкается, в результате чего сигнал проходит через подстроечный резистор, где соотношение постоянного и подстроечного резистора подобрана так, что амплитуда точки прямоугольника, находящийся между ними, равна 0,5В.

То есть благодаря этой цепочке у нас происходит сравнивание амплитуды синусоиды, треугольника с амплитудой прямоугольника. После этого сигнал поступает на устройство, который производит смещение нашего сигнала.

Цепь выходного каскада

Из-за того что, нам необходимо получить на выходе двухполярный сигнал, а это означает график синусоиды должен быть периодическим, сначала в положительную сторону возрастает и убывает, потом возрастает в отрицательную область убывает и т.д. Но генерируемый сигнал генератора частоты естественно находится только в одной четверти, потому что питание данного синтезатора однополярное, в результате чего синусоида генерируется только в положительной области графика. Нам нужно середину то есть 0,25В сдвинуть на уровень 0В, чтобы 0В синуса приходилось на -0,25В, а 0,5 на уровень -0,25В , тем самым синусоида сдвинется на необходимую нам половинку. Данную операцию выполняет следующая цепочка.

$c:\users\аня\desktop\цывапролд.png$

Рисунок 3.5.1 –Выходной каскад

Далее уже сдвинутый в нужное направление сигнал, то есть смещенный по оси у сигнал подается на выходной каскад, который собран на операционном усилителе AD80654RZ и четырех транзисторов типа КТ3130 и КТ3129. Данный выходной каскад с глубокой отрицательной связью производит увеличение мощности сигнала и его увеличение амплитуды, в результате чего размах сигнала на выходе может достигать до 10 - 13В, в зависимости от того какое сопротивление мы подберем на резисторе в цепи обратной связи. На выходе генератора имеется герконовое реле с одногруппой переключающих контактов. По умолчанию, происходит замыкание контактов с нижним, это значит выходной разъем генератора подключен на резистор 50 Ом, который замкнут на общий провод. Это положение соответствует отсутствию генерации на выходе генератора. При включении генератора у нас запускается синтезатор частоты и переключается данная группа контактов верхнее положение и сигнал уже с выхода усилителя поступает на выходной разъем, который уже идет далее в то устройство, к которому мы подключим. Таким образом, работает наш низкочастотный генератор, который синтезирует треугольные, синусоидальные и прямоугольные сигналы в диапазоне частот от 1 Гц до 1МГц с шагом перестройки в 1Гц.

В основе данной схемы находится двухтактный усилитель (если реализовать два усилителя, которых можно заставить их усиливать положительную и отрицательную полуволны синусоиды отдельно, а затем соединить эти полуволны вместе, то получится усилитель, работающий почти без искажений). Подобный усилитель получил название двухтактного усилителя.

Рисунок 3.5.2 Схема двухтактного каскада на n-p-n и p-n-p транзисторах

Применение двух транзисторов позволяет им помогать друг другу. В приведенном рисунке 4.5.2 положительная полуволна синусоидального напряжения открывает транзистор VT1 и закрывает VT2. Отрицательная полуволна — запирает транзистор VT1 и открывает VT2. Таким образом каждый из транзисторов усиливает только половинку входного напряжения, однако на выходе, на сопротивлении нагрузки (в звуковых усилителях на динамике) эти половинки суммируются и форма входного напряжения восстанавливается.

1 2 3 4 5 6 7 8

	Проживающей по адресу: ХХХХХХ, Санкт-Петербург, ХХХХХХХХ ул д. ХХ, кв. ХХ ХХ. ХХ. ХХХХ г р., уроженки г. ХХХХХХХ. Паспорт ХХХХ ххххх, выдан ХХ о/м ХХХХХ района Санкт-Петербурга ХХ. ХХ. Ххххг		К Договору № ХХХХ по ак от «ХХ» ХХХХХХ 20ХХг
	Заявление Сумма субсидии (в том числе прописью) ХХХХХХ (ХХХХХХ ххххх) рублей или иная необходимая сумма		Образец доверенности на дарение квартиры ХХ. ХХ. ХХХХ года, увд-ххх, паспорт серия ХХ № ХХХХ, выданный «ХХ» месяц ХХХХ г., орган, выдавший паспорт: овд приморского края г....
	Образец доверенности на представление интересов ХХ. ХХ. ХХХХ года, увд-ххх, паспорт серия ХХ № ХХХХ, выданный «ХХ» месяц ХХХХ г., орган, выдавший паспорт: овд приморского края г....		Образец доверенности на оформление дарственной ХХ. ХХ. ХХХХ года, увд-ххх, паспорт серия ХХ № ХХХХ, выданный «ХХ» месяц ХХХХ г., орган, выдавший паспорт: овд приморского края г....
	Образец доверенности на получение материнского капитала ХХ. ХХ. ХХХХ года, увд-ххх, паспорт серия ХХ № ХХХХ, выданный «ХХ» месяц ХХХХ г., орган, выдавший паспорт: овд приморского края г....		Образец доверенности на снятие с регистрационного учета ХХ. ХХ. ХХХХ года, увд-ххх, паспорт серия ХХ № ХХХХ, выданный «ХХ» месяц ХХХХ г., орган, выдавший паспорт: овд приморского края г....
	Образец доверенности на получение материнского капитала ХХ. ХХ. ХХХХ года, увд-ххх, паспорт серия ХХ № ХХХХ, выданный «ХХ» месяц ХХХХ г., орган, выдавший паспорт: овд приморского края г....		Образец доверенности на приватизацию недвижимости и ее последующую продажу ХХ. ХХ. ХХХХ года, увд-ххх, паспорт серия ХХ № ХХХХ, выданный «ХХ» месяц ХХХХ г., орган, выдавший паспорт: овд приморского края г....

Пояснительная записка ХХХХ. ХХХХХХ. 001 Пз

Разработка принципиальной схемы генератора

Похожие: