Изучение устройств связи с объектом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

технологический институт

Восточноукраинский национальный университет имени Владимира Даля (г. Северодонецк)

Факультет компьютерных технологий

Кафедра компьютерной инженерии

Контрольная работа

По дисциплине «Устройства связи с объектом»

Группа КИ-12з

Студент: Чернояров О.К.

2014-2015

Задание 1

На рисунке 1 представлена схема нормализующего усилителя (НУ), выполненного в виде дифференциального усилителя (ДУ) на одном операционном усилителе (ОУ) А1. ДУ одновременно с усилением полезного сигнала U должен осуществлять подавление помехи общего вида Е_ОВ путем симметрирования входных цепей.

Рисунок 1.

На входе ДУ действует полезный сигнал постоянного тока величиной U. Его необходимо усилить до уровня U_ВЫХ. При известных величинах U, U_ВЫХ, R2 (см. таблицу 1) рассчитать величины резисторов R1, R3 и R4, при которых обеспечивается полное подавление помехи общего вида Е_ОВ и требуемое усиление полезного сигнала. Исходя из предположения, что резисторы R2 и R3 выполнены с отклонением минус % от номинала, а резисторы R1 и R4 с отклонением плюс % от номинала определить коэффициент подавления помех общего вида. Величина приведена в таблице вариантов задания (см. таблицу 1). Операционный усилитель А1 считать идеальным.

Таблица1

Решение.

Находим коэффициент усиления для приведенной схемы НУ, выполненного в виде ДУ на одном ОУ:

Используя формулу 3.10 (конспекта лекций) получаем:

Из формулы следует, что для полного подавления помехи общего вида Е_ОВ в приведенной схеме с идеальным ОУ должно выполняться равенство:

R4 = R2 = 200 кОм, а R3 = R1 = 2 кОм

Учитывая, что резисторы R1 и R4 выполнены с отклонением плюс % от номинала, а резисторы R2 и R3 с отклонением минус % от номинала, то при заданной величине = 1 % находим:

R1 = 2 + 0,02= 2,02 (кОм);

R2 = 200 - 2 = 198 (кОм);

R3 = 2 - 0,02 = 1,98 (кОм);

R4 = 200 + 2 = 202 (кОм).

Находим коэффициенты усиления ДУ относительно точки А по формуле и относительно точки В по формуле 3.11 (конспекта лекций) соответственно с учётом полученных отклонений резисторов R1 R4:

99,01 0,9902 = 98,03

Окончательно находим коэффициент подавления помехи общего вида для схемы НУ, выполненного в виде ДУ на одном ОУ:

33,97 (дБ).

Ответ: для схемы НУ, выполненного в виде ДУ на одном ОУ коэффициент подавления помех общего вида составит = 33,97 дБ.

Задание 2

Для подавления помех нормального вида с частотой f используется простейший фильтр нижних частот (ФНЧ) в виде пассивной RC цепи (см. рисунок 2), нагружаемой последующим усилительным каскадом с R_вх = 10⁶ Ом и С_вх = 40·10^-12 Ф.

Рисунок 2.

Определить параметры RC - цепи, при которых обеспечивается коэффициент фильтрации . Чему, при этом, будет равна граничная частота полосы пропускания ФНЧ (f_гр.) и время установления фильтра (t_уст.), если в дальнейшем используется n - разрядный АЦП. Величины f, и n заданы в таблице вариантов (см. таблицу 2).

Таблица 2

Решение

Коэффициент фильтрации простейшего фильтра нижних частот (ФНЧ) в виде пассивной RC цепи, нагружаемой последующим усилительным каскадом с R_ВХ = 10⁶ Ом и С_ВХ = 40·10^-12 Ф при будет в соответствии с формулой равен:

После преобразований этой формулы получим:

Из полученной формулы находим постоянную времени ФНЧ ф:

0,000318 с = 3,18 (мс)

Находим граничную частоту ФНЧ, используя формулу 3.23 (конспекта лекций):

526,31 (Гц)

Если на основании условия R_вх = 10⁶ Ом >> R принять R = 10⁴ Ом, то из формулы для ф = RC находим ёмкость конденсатора C:

= 3,18·10^-8 (Ф) = 31,8 (нФ),

для рассчитанной ёмкость конденсатора C = 3,18·10^-8 (Ф) соблюдается условие С _вх << С.

Если потребовать, чтобы U_вых (t) приблизилось к U_пом с точностью до одного кванта (цена EMP) при использовании 10-разрядного АЦП (n = 10), то время установления t_у можно найти из уравнения:

в котором

тогда окончательно получаем:

= 2,6 (мс)

Ответ: для заданного по условию коэффициента фильтрации = 60 дБ ФНЧ в виде пассивной RC цепи помехи нормального вида с частотой f = 0,5 МГц получили граничную частоту полосы пропускания ФНЧ f_гр = 526,31 (Гц), а время установления фильтра для 10-разрядного АЦП t_уст. = 2,6 (мс).

Задание 3

Для подавления помехи нормального вида с частотой сети f = 50 Гц применен метод интегрирования. Длительность интервала интегрирования t и частота помехи f связаны между собой коэффициентом , где Т и f - период и частота помехи.

Определить коэффициент подавления помехи нормального вида , соответствующий наихудшему значению начальной фазы помехи, если известно, что фактическое значение частоты помехи отклонилось от ее номинального значения 50 Гц на величину f Гц. Величины k и Дf приведены в таблице вариантов (см. таблицу 3).

Таблица 3

Решение

Расчёт коэффициента подавления помехи нормального вида с частотой сети , соответствующего наихудшему значению начальной фазы помехи производим по формуле:

Учитывая, что при малых отступлениях m от целочисленных значений , а также учитывая соотношение для , где - длительность интервала интегрирования, T и f - период и частота помехи соответственно, находим величину е:

=> =,

откуда

= 1

И окончательно, подставив в выражение для , получим:

= 0 (дБ).

Ответ: = 0 дБ.

Задание 4

Структурная схема преобразователя частоты - код имеет вид, представленный на рисунке 3. усилитель частота преобразователь

Рисунок 3

Какой должна быть величина "временных ворот" Т₀, чтобы при измерении частоты f_Х общая относительная погрешность преобразования не превысила величины . Относительная погрешность генератора импульсов G равна _fo. Исходные данные приведены в таблице вариантов (см. таблицу 4).

Таблица 4

Решение

Величину "временных ворот" Т₀ (Т_0max Т_0min) для схемы преобразователя частота - код находим из формулы:

где f_Х и - абсолютная и относительная погрешности преобразования соответственно; - количество импульсов,

Ответ: Т_0max = 0,4 с, Т_0min = 0,13 мс

Список литературы

Гарет П. Аналоговые устройства для микропроцессоров и мини ЭВМ. Пер. с англ. М.: Мир, 1981.

Справочник по персональным ЭВМ. Н. И. Алишов, Н. В. Нестеренко, Б. В. Новиков и др.; под ред. Б. Н. Малиновского К.: Техника, 1990.

Федорков Б. В., Телец В. А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение. М.: Энергоатомиздат, 1990.

Быстродействующие интегральные микросхемы ЦАП и АЦП и измерение их параметров; под ред. А. -Й. К. Марцинкявичоса, Э. -А. К. Багданскиса. М.: Радио и связь, 1988.

Аналого-цифровые периферийные устройства микропроцессорных систем. Р. И. Грушвицкий и др. Л.: Энергоатомиздат, 1989.

Кончаловский В.Ю. Цифровые измерительные устройства: Учебное пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1985. 304 стр.пл.

Размещено на Allbest.ru