Двухканальная осциллографическая приставка к ПК (стр. 3 из 4)
Время преобразования АЦП при времени записи в порт, равном 2 мкс, составляет 2x40 мкс. Синхронизация осуществляется в канале 1 с помощью компаратора DA1, инвертирующий вход которого через конденсаторы С1 и С2 подключен к выходу повторителя на транзисторах 1VT1 и 1VT2. Для повышения помехоустойчивости введены резисторы R2 и R3, задающие компаратору гистерезис 20 мВ. Уровень синхронизации регулируют переменным резистором R4.
Задержка времени от момента срабатывания компаратора DA1 до момента открывания ключей микросхемы 1DA1 устанавливается программно-аппаратно на высокочастотных диапазонах и программно — на низкочастотных.
В первом случае программа, когда она. готова к приему очередного значения входных сигналов, устанавливает, а затем убирает сигнал "Reset" с триггера DD1.1 (бит 7 порта 37А= "1/0", контакт 1 принтерного разъема = "0/1"). "Взведенный" таким образом триггер срабатывает при переключении компаратора DA1, и транзистор VT3 закрывается. В результате от источника тока, выполненного на элементах VT2, R8, R9, начинает заряжаться один из времязадающих конденсаторов С7—С21. Когда напряжение на нем достигает значения напряжения на выходе ЦАП, срабатывает компаратор DA2 и запускает формирователь импульса (DD1.2, R11, С22), управляющий ключами микросхемы 1DA1. Срабатывание компаратора DA2 программа определяет по значению 0 на контакте 11 принтерного разъема (бит 0 порта 37ЭН). После этого запускается подпрограмма определения напряжения на выходах 1DA2 и 2DA2. Величины напряжений записываются в память, в ЦАП устанавливается следующее значение, триггер DD1.1 снова "взводится", и цикл повторяется до момента, когда будет нажата какая-либо клавиша.
На элементах VT1, R5, R6, VD1, СЗ, С6 реализован узел определения наличия синхронизации. Когда компаратор DA1 периодически срабатывает, на контакте 10 разъема ХР1 (бит 1 порта 379Н) присутствует лог. 1, и после "взведения" триггера DD1.1 программа дожидается срабатывания компаратора DA2. В противном случае этот триггер запускается из программы путем последовательной установки сигналов "Reset" и "Set"(6nTbi 4, 7 порта 37А = "10/01", контакты 1, 17 принтерного разъема = "01/10"). На выходе ЦАП программно устанавливаются значения от 0 до 255, соответственно задержка от момента синхронизации до момента открывания ключей изменяется от минимального значения до максимального, и формируется изображение сигнала. Период развертки Т (в секундах на деление) определяется по формуле Т = CU/2I, где С — емкость подключенного конденсатора в фарадах; U = 4,5 В — максимальное напряжение ЦАП; I = 0,001 А — ток коллектора транзистора VT2. При большой емкости времязадающего конденсатора изображение сигнала формируется слишком медленно. Поэтому в программе реализована процедура определения его емкости, проверяющая, сколько раз программа может считать значения сигналов за время его зарядки. Если это время велико (задана большая длительность развертки), после переключения компаратора DA1 ключи коммутатора 1DA2 могут открываться несколько раз. При этом на выходе ЦАП устанавливаются промежуточные значения, а триггер DD1.1 запускается из программы путем последовательной установки сигналов "Reset" и "Set". Если выбрана длительность развертки больше 5 мс/дел. (переключатель SA2 в нижнем — по схеме — положении), задержка после переключения компаратора DA1 формируется программно. Программа "узнает" об этом по нулевому значению бита 2 порта 379Н.
Триггер DD1.1 запускается из программы путем последовательной установки сигналов "Reset" и "Set" через заданные промежутки времени. Время развертки задают с клавиатуры клавишами "0"— "9". Смещение луча по вертикали изменяют переменными резисторами 1R13 и 2R13, длительность развертки (плавно) — резистором R28.
Расчет параметров
При выполнении курсового проекта производится расчет статических и динамических параметров разрабатываемого изделия
7.1 Расчет потребляемой мощности
Мощность и ток, потребляемый логическим элементом (ЛЭ) от источника питания зависит от его логического состояния.
Статическая мощность потребляется ЛЭ, который не переключается. Такой элемент может находиться в состоянии логического ноля или логической единице, поэтому существует два значения статической мощности P0 и P1. Для схемы с множеством ЛЭ нулевое и единичное состояния принимают равновероятное и пользуются средним значением статической мощности:
(1)Средняя мощность, потребляемая ЛЭ в статической режиме может быть определена по формуле:
где Iср – среднее значение тока, потребляемого ЛЭ;
Uпит – напряжение питания ЛЭ.
Схема потребляет Iп0 при Uпит =U0 и Iп1 при Uпит =U1. Тогда средний потребляемый ток одного ЛЭ определяется по формуле:
По справочным данным составляется таблица значений потребляемого тока всеми логическими элементами в состоянии лог.0 и лог.1.
Таблица 2 потребляемый ток
| Тип ИМС | Iп1,мА | Iп0,мА | Iп.ср,мА |
| К155 ЛП5 | 45,5 | 55,5 | 50 |
| К589АП16 | - | - | 45 |
| К155 ЛН1 | 25 | 41 | 33 |
| К155ИР13 | 18,5 | 19,5 | 19 |
Таблица 3 общий ток
| Тип ИМС | Кол-во | Общий ток группы ИМС, мА | Общий ток схемы, мА |
| К155 ЛП5 | 2 | 100 | 603 |
| К589АП16 | 1 | 45 | |
| К155 ЛН1 | 1 | 33 | |
| К155ИР13 | 1 | 19 |
Потребляемая мощность изделия рассчитывается по формуле:
Таблица 4 потребляемая мощность
| Тип ИМС | Мощность одного элемента, мВт | Кол-во | Мощность группы элементов, мВт | Общая мощность, Вт |
| К155 ЛП5 | 250 | 2 | 500 | 3,105 |
| К589АП16 | 225 | 1 | 225 | |
| К155 ЛН1 | 165 | 1 | 165 | |
| К155 ИЕ7 | 510 | 2 | 1100 | |
| К155ИР13 | 95 | 1 | 95 |
PОБЩ =3,105 Вт
2.3.2 Расчет быстродействия
Быстродействие ЛЭ определяется временем их перехода из состояния лог.0 в состояние лог.1 и обратно (tзд01 и tзд10). Одним из важнейших
параметров является средняя задержка:
которая определяет среднее время выполнения логической операции.
При расчетах быстродействия пользуются этим параметром.
Быстродействие схемы в целом определяется средним временем задержки передачи сигнала по формуле:
где N - количество ЛЭ в максимальном пути прохождения сигнала.
По справочным данным значений времени задержек составляется таблица 4:
Таблица 5 задержка
| Тип ИМС | tзд10,нс | tзд01,нс | tзд..ср,,нс | Быстродействие схемы, нс |
| К155 ЛП5 | 22 | 15 | 18,5 | 20 |
| К589АП16 | 11 | 7,5 | 9,25 | |
| К155 ЛЛ1 | 25 | 20 | 22,5 | |
| К155 ЛН1 | 10 | 5 | 7,5 | |
| К155ИР13 | 18 | 6 | 12 |
Tобщ=20+74=94 нС
Максимальная рабочая частота сигнала определяется по формуле:
F=10 МГц
2.3.3 Расчет надежности
Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значение всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях эксплуатации, применения, хранения, ремонта, транспортировки.
Расчет параметров надежности ведется в два этапа:
1) предварительный расчет надежности;
2)окончательный расчет надежности.
Предварительный расчет надежности производят на этапе эскизного проектирования. В результате предварительного расчета определяются
следующие показатели надежности:
1) интенсивность отказов изделия:
где N – число групп “компонентов надежности”, имеющих разные интенсивности отказов;
- интенсивность отказа элемента i-ой группы;ni- число элементов этой группы
2) время наработки на отказ:
3) вероятность безотказной работы:
