Активный фильтр с цифровой перестройкой частоты

Низкой частоты (НЧ)

Значения устанавливаемых частот в кГц

5)  0,812   1,68      3,6       4,3     10,3       12,5    15,8    22,0     31,2    35,6

Коэффициент передачи фильтра

5) К=3,0   

Добротность Qфильтра ПФQна всех устанавливаемых частотах,  а для остальных фильтров на минимальной устанавливаемой частоте

5)  Q=1,5

R1=100000 Ом

R2=100000 Ом

R3=470000 Ом

R4=300000 Ом

Rвх = 100 Мом

R = 1000 Ом

С=10^-10Ф

n=10

5) с помощью 1-ой кнопки последовательным перебором всех вариантов;

2 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ

Вход

Рисунок 1 – Структурная схема

 

3 РАСЧЕТ

Коэффициент передачи  фильтра определяется по формулам

Для НЧ 

 

Устанавливаемая угловая частота

Постоянные времени интеграторов

Десятичное число, соответствующее двоичному коду устанавливаемой частоты

 

4 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

4.1 Низкой частоты (НЧ)

Входной каскад фильтра должен обеспечивать заданное входное сопротивление. Электрическая схема фильтра показана на рисунке 2. Один или оба интегратора строятся на базе ЦАП. Если при расчете получается, что для обеспечения установки заданных частот достаточно изменить постоянную одного интегратора, то второй строится по обычной схеме на базе операционного усилителя. Вне зависимости от типа фильтра схема фильтра одинаковая, только входы будут разные, как показано на рисунке 2.

 

Рисунок 2 – Электрическая схема фильтра

 

Коэффициент передачи  фильтра определяется по формулам

Для НЧ  .

Тип операционных усилителей выбирается самостоятельно. Схема интегратора на базе ЦАП показана на рисунке 3, а интегратора на операционном усилителе на рисунке 4.

Рисунок 3 – Схема интегратора на базе ЦАП

Рисунок 4 – Интегратор на операционном усилителе

 

4.2 Микросхемы серии К572ПА1А

Микросхема умножающего ЦАП типа К572ПА1 является универсальным структурным звеном для построения микроэлектронных ЦАП, АЦП и управляемых кодом делителей тока.

Благодаря малой потребляемой мощности, достаточно высокому быстродействию, возможности реализации полного двух- и четырехквадратного умножения, небольшим габаритам ЦАП К572ПА1 находит широкое применение в различной аппаратуре.  Микросхема ЦАП К572ПА1 предназначена для преобразования 10-разрядного прямого параллельного двоичного кода на цифровых входах в ток на аналоговом выходе, который пропорционален значениям кода и опорного напряжения. Для работы в режиме с выходом по напряжению к ИС ЦАП К572ПА1 подключатся внешний ИОН и операционный усилитель (ОУ) с целью создания отрицательной обратной связи (ЦОС), работающей в режиме суммирования токов.

Рисунок 5 – Микросхема К572ПА1

 

Нумерация и назначение выводов микросхемы: 1 – аналоговый выход 1; 2  – аналоговый выход 2; 3 – общий вывод; 4 – цифровой вход 1 (СР); 5 – 12 – цифровые входы 2 – 9; 13 – цифровой вход 10 (МР); 14 – напряжение источника питания; 15 – опорное напряжение; 16 – вывод резистора обратной связи.

 

4.3 Программируемые постоянные ЗУ ТТЛ – элементов с диодами Штоки КР556РТ16 и КР556РТ5

 

Микросхемы серии КР556 поступают потребителю незапрограммированными (т. е. в соответствии с типом схемы в первоначальном состоянии, соответствующем логическому 0 или логической 1).

Режим программирования обеспечивает разрушение нихромовой перемычки и запись соответствующей информации. Для обеспечения надежного программирования микросхемы должны программироваться в течение 12 месяцев после изготовления.

КР556РТ16

 

Информационная емкость……………………...…………..65536 бит

Организация…………………………………….8192 слов х8 разряда

Время выборки адреса ………………………….……. Не более 85 нс

Напряжение питания …………………………………….…… 5В±5%

Потребляемая мощность ………………...……… Не более 1000 мВт

Диапазон температуры ………………………….………. -10…+70 ºС

Выход ………………………………………………….. Три состояния

Совместимость по входу и выходу ……………..….. С ТТЛ-схемами

Коэффициент программируемости при поставках партии более

1000 шт …………………………..…………………...….. Не менее 0,7

Тип корпуса ……………………….……….. Пластмассовый, 239.24-2

 

Таблица истинности микросхемы КР556РТ16

КР556РТ5

 

Информационная емкость……………………...…………… 4096 бит

Организация………………………………………512 слов х8 разряда

Время выборки адреса ………………………….……. Не более 80 нс

Напряжение питания …………………………………….…… 5В±5%

Потребляемая мощность ………………...……… Не более 1000 мВт

Диапазон температуры ………………………….………. -10…+70 ºС

Выход ………………………………………….. Открытый коллектор

Совместимость по входу и выходу ……………..….. С ТТЛ-схемами

Коэффициент программируемости при поставках партии более

1000 шт …………………………..…………………....... Не менее 0,65

Тип корпуса ……………………….……….. Пластмассовый, 239.24-2

 

 

4.4 Кнопки командные

Условия эксплуатации

Температура окружающей среды для кнопок КН-1 и КН-П от -60 до +85ºС, для КН-2 от -60 до +70ºС. Относительная влажность до 98% при температуре до +25ºС.

Конструктивные данные

Конструктивные данные кнопки однополюсного включения КН-1, двухполюсного включения КН-2 и однополюсного включения-выключения КН-П приведены внизу. Кнопка КН-2 имеет нормально разомкнутые контакты 1-2 и 3-4. Кнопка КН-П – нормально замкнутое 2-3 и нормально разомкнутое 1-4 контакты.

КН-1                                            КН-2, КН-П

                         

Технические характеристики

 

Сопротивление изоляции, Мом, не менее:

при нормальных климатических условиях……………………..1000

в условиях повышенной влажности………………………………...3

при максимальной температуре………………………………….100

Электрическая прочность изоляции при нормальных климатических условиях,

В………………………………………………………………..1000

Сопротивление электрических контактов, Ом, не более……….0,01

Коммутируемые напряжение и ток:

рабочее напряжение, В ………………………………………. 10…50

ток, А …………………………………………………………0,05…1,5

Износостойкость, циклов коммутации ………………………. 15 000

Масса, г:

КН-1, КН-2 …………………………………………………………..40

КН-П………………………………………………………………….45

 

4.5 Двунаправленные ключи

Ключи можно использовать и для реализации логических функций. На рисунке 9 показаны две схемы включения двунаправленных ключей, реализующие функции y=x₁Vx₂ и y=x₁x₂ (уровень выходного сигнала закрытого ключа обеспечивается резистором R; единица, если резистор подключен к +U_и.п, и нуль, если резистор подключен к корпусу).

Рисунок 9 – Схемы включения двунаправленных ключей

 

Мультиплексоры-демультиплексоры выполняют функцию мультиплексора, если входами являются выводы DI, а выходом – вывод DO, и функцию демультиплексора, если входом является выход DO, а выходами – выводы DI.

4.6 Счетчики

Микросхемы К155ИЕ6 и К155ИЕ7-четырехразрядные реверсивные счетчики, аналогичные по структуре. Счетчик ИЕ6 (рис. 10, а) двоично-десятичный, а счетчик ИЕ7 (рис. 10, б) - двоичный. Внутреннюю схему счетчика К155ИЕ7 можно изучить по рис. 10, в. На рис. 10, г показана цоколевка этих счетчиков. Импульсные тактовые входы для счета на увеличение Сu (вывод 5) и на уменьшение Сd (вывод 4) в этих микросхемах раздельные. Состояние счетчика меняется по положительным перепадам тактовых импульсов от низкого уровня к высокому на каждом из этих тактовых входов.

Счетчики К155ИЕ6 (74192) и К155ИЕ7 (74193) потребляют ток 102 мА. Маломощные варианты этих микросхем с переходами Шотки имеют ток потребления 34 мА. Максимальная тактовая частота 25 МГц; время задержки распространения сигнала от входа Сu до выхода _Тсu 26 нc, аналогичные задержки от входа РЕ до выхода Q3 составляют 40 нc. Время действия сигнала сброса (от входа R до выходов Q) 35 нc.

 

Рисунок 10 - Счетчики ИЕ6, ИЕ7

 

4.7 Интегральные схемы управления знакосинтезирующими индикаторами 514ИД2

Интегральные схемы-дешифраторы двоично-десятичного кода в позиционный код семисегментной цифры полупроводниковых одноразрядных ЗСИ – предназначены для применения с цифровыми полупроводниковыми ЗСИ соответственно с разделенными анодами-сегментами и с разделенными катодами сегментами в средствах отображения информации на основе полупроводниковых индикаторов.

Корпус 402.16-6. Масса не более 1г.

Назначение выводов

Условия эксплуатации

Вибрационные нагрузки:

диапазон частот, Гц…………………………………………….1-5000

ускорение, м/с² (g), не более………………………………….392(40)

Многократные ударные нагрузки:

ускорение, м/с² (g), не более………………………………..1472(150)

длительность удара, мс…………………………………………….1-3

Одиночные ударные нагрузки:

ускорение, м/с² (g), не более………………………………9810(1000)

длительность удара, мс…………………………………………0,2-1,0

Акустические шумы:

диапазон частот, Гц…………………………………………..50-10000

уровень звукового давления, дБ, не более………………………..150

Температура окружающей среды, ºС……………………….-60…+85

Относительная влажность воздуха, %, не более ………………….98

Пониженное атмосферное давление, Па (мм рт. ст.)………….666(5)

Повышенное давление воздуха, Па (кгс/см²)………………294198(3)

Основные данные

Входное напряжение низкого уровня U_вх⁰, В, не более…………….0,4

Входное напряжение высокого уровня U_вх¹, В, не менее…………..2,4

Входной ток низкого уровня при U_вх⁰=0,4 В, I_вх⁰, мА, не более…...1,6

Входной ток высокого уровня при U_вх¹=2,4 В, I_вх¹, мА, не более…0,07

Выходной ток высокого уровня схемы 514ИД2 при

U_вых¹=10 В, мА, не более…………………………………………..…0,25

Ток потребления, мА, не более:

при Т=+85±2ºС…………………………………………………………65

при Т=+25±10ºС………………………………………………………..50

при Т=-60±2ºС………………………………………………………….65

Минимальная наработка, ч ……………………………………… 50000

Срок хранения, лет, не менее…………………………………………25

Предельно допустимый электрический режим

 

Наибольший ток на каждом выходе, мА……………………………22,0

Наибольшее напряжение питания, В…………………………………5,5

Наибольшее входное напряжение, В………………………………...-0,3

Наибольшее напряжение на каждом входе, В……………………….5,5

Наибольшее напряжение на каждом выходе схемы 514ИД2, В…….10

 

Рисунок 11 – Схема подключения микросхем к семисегментному цифровому полупроводниковому ЗСИ 514ИД2

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Новаченко И. В. Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры – Л.: Энергоатомиздат, 1996.-384с.

2. Пухальский Г. И. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах – М.: «Радио и связь», 1990.-304с.

3. Резисторы. Справочник.

4. Справочник ред. Гордонова Дьякова. Полупроводниковые БИС запоминающих устройств. – М.

5. Иванов. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы.

Приложение 1

Таблица кодов