Содержание
1. Техническое задание 4
2. Теоретическая часть 5
2.1 Масштабирующие преобразователи 5
2.1.1 Масштабирование сигнала с помощью операционного усилителя 7
2.1.2 Делитель напряжения с повторителем. 8
2.1.3 Неинвертирующий усилитель на операционном усилителе. 9
2.1.4 Масштабирующая схема на операционном усилителе с усилением сигнала и его смещением. 9
2.1.5 Универсальная схема масштабирующего усилителя. 11
2.2 Сигма-дельта АЦП 14
2.2.1 Излишние выборки 16
2.2.2 Формирование шума 18
2.2.3 Цифровая фильтрация и прореживание 21
3. Конструкторская часть 25
3.1 Разработка функциональной схемы лазерного диода 25
3.2 Выбор элементной базы 26
3.2.1 Выбор сигма-дельта АЦП 26
3.2.2 Выбор операционного усилителя 27
3.2.3 Выбор типа резисторов 28
3.2.4 Выбор типа конденсаторов 28
3.3 Разработка схемы электрической принципиальной 30
4. Расчёт отношения сигнал/шум схемы 35
4.1 Расчёт шумов усилителя 35
4.2 Расчёт шумов АЦП 36
Заключение 37
Список использованных источников 38
Содержание
Выдержка из текста
В системе электроснабжения потери в сетях составляют 8–12% от объема производства. Для уменьшения этих потерь необходимо: правильно определять электрические нагрузки; рационально передавать и распределять электрическую энергию; обеспечивать необходимую степень надежности; обеспечивать необходимое качество электроэнергии; обеспечивать электромагнитную совместимость приемника с сетью; экономить электроэнергию. Мероприятия, могущие обеспечить вышеперечисленные задачи это – создание быстродействующих средств компенсации реактивной мощности, улучшающей качество; сокращение потерь достигается компенсацией реактивной мощности, увеличением загрузки трансформаторов, уменьшением потерь в них, приближением трансформаторов к нагрузкам, использование экономичного оборудования и оптимизация его режимов работы, а также использование автоматических систем управления электроснабжение
Вентиляторы. Все, что было сказано для насосов, относится и к вентиляторам. Экономия электроэнергии здесь обычно еще больше, поскольку для обеспечения прямого пуска тяжелых вентиляторов часто применяются двигатели повышенной мощности. При проектировании новых установок можно использовать с преобразователем двигатель меньшей мощности, а при модернизации существующих установок дополнительная экономия получается за счет снижения потерь холостого хода.
В данном случае аналоговый и цифровой ЭВВ выполнены с выдержкой времени на срабатывание. Поэтому срабатывание бесконтактного ВО (U8(t)) и контактного ВО (U10(t)) происходит по истечении времени срабатывания tср элементов ВВ. Сработанное состояние ЭЭА (по каналу цифрового ЭВВ) запоминается БС 11. При снижении входной величины ЭЭА до и ниже параметра возврата напряжение на выходе сглаживающего фильтра U4(t) также становится ниже напряжения возврата РЭ Uв. РЭ переключается в исходное состояние и на выходе ЛБ появляется логический “0”. При этом цифровой и аналоговый ЭВВ сразу же возвращаются в исходное состояние и контактный и бесконтактный ВО отключаются.
Частотный фильтр 2 выделяет из выходного сигнала преобразователя, имеющего сложный спектральный состав, контролируемую гармоническую составляющую. Выпрямитель 3 преобразует переменную величину в однополярную, которая сглаживается фильтром 4.
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) являются устройствами, которые принимают входные аналоговые сигналы и генерируют соответствующие им цифровые сигналы, пригодные для обработки микропроцессорами и другими цифровыми устройствами. Поэтому в настоящее время наиболее рациональным признается способ преобразования различных по физической природе величин сначала в функционально связанные с ними электрические, а затем уже с помощью преобразователей напряжение-код — в цифровые.Процедура аналого-цифрового преобразования непрерывных сигналов, которую реализуют с помощью АЦП, представляет собой преобразование непрерывной функции времени U(t), описывающей исходный сигнал, в последовательность чисел {U'(tj)}, j=0,1,2,:, отнесенных к некоторым фиксированным моментам времени.
Расчет производится с заданными габаритными размерами. Будущий прибор должен обладать быстродействием, небольшой погрешностью, высокой надежностью, тогда при измерении давления можно получить хорошие результаты близкие к точным. Так же подобранная литература даст общее представление о многообразии датчиков и их составляющих.
Очень часто ЦАП входит в состав микропроцессорных систем. В этом случае, если не требуется высокое быстродействие, цифро-аналоговое преобразование может быть очень просто осуществлено с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Схема ЦАП с ШИМ приведена на рис. 1а.
Система цифровой обработки сигнала должна содержать устройство для преобразования аналогового сигнала в цифровой. Обычно такое устройство состоит из двух частей: дискретизатора непрерывного сигнала по времени и аналого-цифрового преобразователя (АЦП), превращающего выборочные значения сигнала в числовую последовательность, элементы которой — это числа, представленные в коде вычислительной машины. Цифровой сигнал, получающийся на выходе АЦП, уже готов для цифровой обработки. Далее следует электронное вычислительное устройство, в котором происходит обработка цифрового сигнала по заданному алгоритму. Алгоритмы обработки сигналов могут быть очень разнообразными как по характеру, так и по степени сложности. Цифровые устройства, производящие линейную обра-ботку сигнала, называют цифровыми фильтрами. Методы анализа цифровых фильтров во многом родственны методам анализа обычных аналоговых фильтров. Для преобразования цифрового сигнала в анало-говый используют восстанавливающее устройство, состоящее из цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) и выходного сглаживающего фильтра. ЦАП преобразует цифровой сигнал в импульсы напряжения, которые подаются на сглаживающий фильтр, и на выходе этого фильтра получается непрерывный сигнал.
Список использованных источников
1 Вологдин Э.И. СИГМА ДЕЛЬТА МОДУЛЯЦИЯ В ЦИФРОВОЙ АУДИОТЕХНИКЕ. Конспект лекций. — СПбГУТ,2013.
2 ШУМЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМАХ С ОПЕРАЦИОННЫМИ УСИЛИТЕЛЯМИ. Г. Денисов, вед.специалист ООО «ЛАД»//Аналоговые компоненты, № 03, 2010.
3 Сигма-дельта аналого-цифровые преобразователи Texas Instruments. Г. Штрапенин// Компоненты и технологии, №1, 2007.
4 Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учеб.пособие для приборостроит. Спец. вузов. — 2-е изд.:перераб. и доп. — М.: Высш. шк. 1991,-622с.
5 Хоровиц П.: Хилл У. Искусство схемотехники: в 2-х томах. — 3-е изд., стереотипное — М.:Мир. 1986
6 Технические данные ОУ. Электронный ресурс http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD822.pdf
7 Технические данные АЦП. Электронный ресурс http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD7714.pdf
список литературы