Проектирование аналогово-цифрового преобразователя с USB-выходом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

Кафедра "Автоматика и системы управления"

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АНАЛОГОВО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С USB-ВЫХОДОМ

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине "Электроника и схемотехника"

ИНМВ.405700.000 ПЗ

Студент гр. 24 м Г.И. Магай

Руководитель - ст. преподаватель кафедры АиСУ

В.С. Циркин

Омск 2017



Задание

В ходе курсового проектирования необходимо разработать функциональную и принципиальную схему аналогово-цифрового преобразователя (АЦП), рассчитать входные усилители и фильтры нижних частот (ФНЧ), выбрать микросхему АЦП и тип конвертора USB, рассчитать и выбрать преобразователи DC-DC и микросхемы гальванической изоляции, выполнить моделирование схемы с помощью одного из программных пакетов схемотехнического моделирования.

Исходные данные к курсовому проекту приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Исходные данные

Вариант	Тип АЦП	Разрядность АЦП	Кол-во входов	, мВ	, мВ	D, дБ	, кГц	Тип ФНЧ	, кГц	б1, дБ	б2, дБ
57	Пар.	8	4	90	50	22	4	Бат.	5	0,5	20



Реферат

УДК 621.38

Пояснительная записка к курсовой работе содержит: 26 страниц, 23 рисунка, 8 таблиц, 4 источника, 1 приложение.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП), конвертор, согласующий усилитель (СУ), фильтр нижних частот (ФНЧ), гальваническая развязка, преобразователь DC-DC, операционный усилитель (ОУ).

В ходе курсовой работы необходимо нарисовать функциональную и принципиальную схему аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выбрать микросхему АЦП в соответствии с вариантом, тип конвертора USB, преобразователи DC-DC и микросхемы гальванической изоляции.

Пояснительная записка выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2007, демонстрационные листы выполнены в пакете Microsoft Visio 2007, моделирование схем выполнено с помощью пакета Multisim.



Содержание

• Введение
• 1. Выбор функциональной схемы устройства
• 2. Расчет аналоговой части
• 2.1 Определение коэффициента передачи аналогового тракта и коэффициента ослабления синфазного сигнала
• 2.2 Расчет согласующего усилителя
• 2.3 Расчет активного фильтра нижних частот
• 3. Моделирование схем
• 4. Расчет цифровой части АЦП
• 4.1 Выбор микросхемы АЦП
• 4.2 Конвертеры USB - параллельный интерфейс
• 4.3 Преобразователи постоянного напряжения DC-DC
• 4.4 Цифровые изолирующие микросхемы
• Заключение
• Библиографический список


Введение

Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) представляет собой устройство, обеспечивающее преобразование аналогового сигнала в цифровой код, который передается в микропроцессорную систему. АЦП состоит из трех частей: аналоговая, собственно АЦП и цифровая часть.

В аналоговой части осуществляется усиление, фильтрация и нормирование сигнала, подавление синфазной помехи и приведение аналогового сигнала к виду, пригодному для ввода в АЦП.

Микросхема АЦП преобразует входной аналоговый сигнал в последовательный или параллельный цифровой код.

Цифровая часть устройства выполняет преобразование цифрового кода с выхода АЦП в код, подаваемый на вход микропроцессорной системы по интерфейсу USB.

Напряжение питания +5В подается на АЦП от интерфейса USB, постоянное напряжение других значений в схеме вырабатывается с помощью преобразователей DC-DC. Эти же преобразователи осуществляют гальваническую развязку по питанию.



1. Выбор функциональной схемы устройства

Микросхема АЦП может иметь несимметричный аналоговый вход, а датчик, сигнал с которого подается на АЦП - симметричный выход. Отсюда ясно, что в состав аналогового тракта должен входить дифференциальный согласующий усилитель (СУ), установленный на входе устройства. Его назначение - согласование симметричного сигнала и несимметричного входа, согласование сопротивлений источника сигнала и входного сопротивления АЦП, усиление полезного сигнала и подавление синфазной помехи.

Входной сигнал имеет паразитные высокочастотные составляющие, которые могут влиять на АЦП. Для их устранения на входе микросхемы АЦП устанавливаются фильтры нижних частот.

Микросхема АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой. Для гальванической развязки цифровых сигналов АЦП и интерфейса USB применяются блоки гальванической развязки, выполненные на оптронах или импульсных трансформаторах.

Преобразование цифрового кода с выхода микросхемы АЦП осуществляется с помощью конвертера, имеющего последовательный или параллельный вход, в зависимости от типа АЦП.

Обобщенная функциональная схема АЦП представлена на рисунке 1.



Рисунок 1 - Обобщенная функциональная схема АЦП.

После разработки обобщенной функциональной схемы устройства необходимо выбрать тип микросхемы АЦП, конвертер, тип и количество преобразователей DC-DC, тип и количество микросхем гальванической развязки и построить детальную функциональную схему АЦП.

Выбираем конвертер, преобразующий выходной код АЦП в стандартный сигнал интерфейса USB. Для параллельного кода, на выходе АЦП рекомендуется использовать микросхему FT245R фирмы FTDI Chip.

Определяем необходимые напряжения питания схемы. Входная часть схемы, гальванически связанная с входным сигналом, питается от гальванически развязанных преобразователей DC-DC, а вторичная часть, гальванически связанная с интерфейсом USB, питается от напряжения +5В этого интерфейса.

Для питания микросхемы AD7825 необходимо напряжение +5В и опорное стабилизированное напряжение +2,5В. Напряжение +2,5В можно получить от микросхемы источника опорного напряжения. Выбираем источник опорного напряжения фирмы Analog Diveces AD780.

Для питания операционных усилителей, на которых строится аналоговая часть, необходимо два напряжения: -15В, +15В. Таким образом, необходим преобразователи +5/+5В и +5/±15В, количество которых будет выбрано далее в зависимости от потребления схемы.

Выберем гальванически развязанные преобразователи DC-DC фирмы TRACO: TMA0505S, TMA0515D.

Выбираем микросхемы гальванической развязки. Рекомендуются микросхемы серии ADuM1400, имеющие 4 канала передачи цифрового сигнала. Количество микросхем определяется номенклатурой и направлением передаваемых цифровых сигналов. Для курсового проекта необходима двунаправленная микросхема ADuM1402 и две микросхемы ADuM1400.

Микросхема АЦП выбирается по следующим параметрам: число входов, разрядность, частота дискретизации, тип интерфейса. Заданным параметрам удовлетворяет микросхема AD7825 фирмы Analog Devices. Ее параметры представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Параметры микросхемы AD7825

Прибор	Частота преобразования	Число входов	Интерфейс	Время преобразования [нс]	Напряжение питания [В]	Потребляемая мощность, мВт	Мин. число выводов	Особ-ти
					Положител.	Отрицател.
AD7825	2 МГц	4	Парал.	420	2.7…5.5	--	36	24	Конв-й



2. Расчет аналоговой части

2.1 Определение коэффициента передачи аналогового тракта и коэффициента ослабления синфазного сигнала

АЦП имеет несимметричный аналоговый вход, а датчик - симметричный выход. Отсюда ясно, что в состав аналогового тракта должен входить дифференциальный усилитель, подключенный к выходу датчика. Назовем этот усилитель согласующим (СУ).

Наибольшая точность преобразования аналогового сигнала в цифровой код получается, когда используется вся шкала АЦП, т.е. в том случае, когда:

(1)

где - максимальное значение сигнала на аналоговом входе АЦП, - шкала АЦП, которая определяется по паспортным данным микросхемы АЦП. Для микросхемы AD7825 при питании +3 - 5В также примерно равно 5В. Суммарный коэффициент усиления находим по формуле:

, (2)

где =1,2 - коэффициент запаса по усилению.

При величине входного сигнала, равным 90мВ, K_Z=66.

Суммарный коэффициент усиления определяется коэффициентом усиления согласующего усилителя и активного фильтра нижних частот:



(3)

Т.к. коэффициент усиления СУ должен быть больше коэффициента усиления ФНЧ, то распределим величины следующим образом: КСУ = 10, КФНЧ = 6,6.

Из задания на проект известно, что наряду с полезным сигналом действует синфазная помеха. Для исключения ее влияния аналоговый тракт должен иметь коэффициент ослабления синфазного сигнала (КО.С.С.):

(4)

При амплитуде входного сигнала ес.max=90мВ, динамическом диапазоне D=22дБ и синфазной помехе Uсинф=50мВ минимальный входной сигнал и коэффициент ослабления синфазного сигнала будут равны соответственно:

(5)

(6)

(7)

Ориентируясь на выполнение аналогового тракта на операционных усилителях (ОУ), зададимся стандартной величиной напряжения источников питания:



; (8)

. (9)

2.2 Расчет согласующего усилителя

Для реализации согласующего усилителя (СУ) можно использовать схему, представленную на рисунке 2.2.1.

Рисунок 2 - Принципиальная схема согласующего усилителя

Расчет элементов схемы начнем с каскада на DA3. Зададим номиналами резисторов исходя из неравенства:

(10)

Рекомендуемое значение ,отсюда примем

(11)

Расчет каскадов DA1 и DA2 начнем с выбора суммарного сопротивления резисторов R1 и R2. Примем его равным. Тогда номиналы резисторов R3 и R4 определим по формуле:

(12)

В нашем случае К_СУ=10, отсюда

(13)

Номиналы резисторов R3 и R4 определим из стандартного ряда Е 12 и примем их равными R3=R4=22 кОм.

2.3 Расчет активного фильтра нижних частот

микросхема конвертер усилитель частота

Для реализации ФНЧ используем RC-фильтр Баттерворга, порядок фильтра рассчитывается исходя из требований к АЧХ.

Основными характеристиками и параметрами фильтра нижних частот являются:

- верхняя граничная частота = 4 кГц;

- коэффициент передачи по напряжению в полосе пропускания

= 6,6;

- минимальное затухание в полосе пропускания б1= 0,5 дБ;

- максимальное затухание в полосе задерживания б2= 20 дБ;

- ширина переходного участка АЧХ Дf= 5 кГц.

- порядок фильтра рассчитаем по формуле:

, (14)



где параметр Дf / fв называется нормированной шириной переходной области и является безразмерной величиной. Итак n = 3.

Находя ближайшее большее целое число, получаем n = 3. Следующим шагом при расчете фильтра нижних частот является разработка функциональной и принципиальной схем.

Функциональная схема ФНЧ представлена на рисунке 3

Рисунок 3 - Функциональная схема ФНЧ 3 порядка

На функциональной схеме n = N1+N2 = 2+1 = 3 - порядок ФНЧ.

Коэффициент передачи по напряжению в полосе пропускания = 6.6, определим коэффициенты передачи для каждого из звеньев:

(15)

В качестве принципиальной схемы ФНЧ выбираем схему с много петлевой обратной связью ИНУН. Принципиальная схема ФНЧ третьего порядка с ИНУН представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Принципиальная схема ФНЧ 3 порядка с ИНУН



Исходные данные для расчета ФНЧ: B1=1,C1=1,C2=1.

Подробный расчет параметров элементов для ФНЧ 1-го и 2-го порядков представлен ниже:

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

В таблице 3 представлено приведение значений R и C к ряду Е 24.

Таблица 3 - Приведение значений R и C к ряду Е 24:

Параметр	Рассчитанное значение	Значение, приведенное к ряду Е 24
R11, КОм	31,83	33
R12, КОм	6,366	6,2
R13, КОм	76,39	75
R14, КОм	76,39	75
R21, КОм	15.92	16
R22, КОм	22.84	22
R23, КОм	52.52	51
C11, нФ	3,125	3,0
C12, нФ	2,5	2,4

3. Моделирование схем

Согласующий усилитель используется для подавления синфазной помехи и усиления входного сигнала. С помощью пакета "Multisim" моделируем согласующий усилитель и ФНЧ. Значения резисторов согласующего усилителя возьмём из пункта 2.2 и 2.3. Схема моделирования согласующего усилителя и ФНЧ представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 - Модель схемы СУ и ФНЧ в пакете Multisim

На вход согласующего усилителя подается входное напряжение (90мВ), синфазное напряжение (50мВ) и напряжение шума (90мВ). Входной сигнал, подаваемый на СУ представлен на рисунке 8 (канал А, входной).

Сигнал на выходе СУ, изображенный на рисунке 8(канал B,вых.), уже без синфазной составляющей и имеет большую амплитуду.



Рисунок 8 - Входной и выходной сигналы СУ

Рисунок 9 - Входной и выходной сигналы ФНЧ

Фильтр нижних частот используется для подавления паразитных высокочастотных составляющих и усиления входного сигнала. По заданным параметрам в задании моделируем ФНЧ Баттерворга 3 порядка с ИНУН. Рассчитанные значения резисторов и емкостей ФНЧ возьмём из пункта 2.3.

На вход ФНЧ подается сигнал с высокочастотной помехой, изображенный на рисунке 9 (канал А), а выходной сигнал (канал В) на выходе ФНЧ является усиленным и без высокочастотных помех.

Частотная характеристика ФНЧ изображена на рисунках 10, 11, 12, 13. По ней необходимо определить значения fB и Дf, полученные в результате моделирования. На рисунке 10 представлена АЧХ ФНЧ.

Рисунок 10 - АЧХ ФНЧ.

Рисунок 11 - АЧХ ФНЧ при б1= 0,5 дБ.



Рисунок 12 - АЧХ ФНЧ при б2= 20 дБ.

Рисунок 13 - ФЧХ ФНЧ

Таблица 4 - Параметры ФНЧ

Параметры	Заданные	Моделированные
fB, кГц	4	4,1
Дf, кГц	5	5,063

В результате моделирования были получены значения fB, Дf. Полученные параметры согласующего усилителя и фильтра нижних частот отличаются от полученных расчетным путем не более чем на 10%.



4. Расчет цифровой части АЦП

4.1 Выбор микросхемы АЦП

Определяем частоту дискретизации АЦП. Требуемая частота дискретизации определяется выражением fДИСК ? 2fВЕРХ.

fВЕРХ = 4кГц, (30)

fДИСК ? 8кГц; (31)

Выбираем микросхему АЦП по четырем критериям: максимальная частота дискретизации микросхемы (8кГц), разрядность (8), количество входов (4), тип выходного интерфейса: параллельный. Параметрам задания подходит АЦП AD7825 фирмы Analog Devices с параллельным интерфейсом[5], параметры микросхемы представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Параметры микросхемы AD7825

Частота преобразования	2 МГц
Число аналоговых входов	4
Интерфейс	Последовательный
Время преобразования	420 нс.
Напряжение питания	+ 3 - 5 В
Опорное напряжение	+ 2,5 В (внутреннее или внешнее)
Потребляемая мощность	24 мВт.
Материал корпуса	Пластик
Число цифровых выходов	8
Общее число пинов	24

На рисунке 14 приведена функциональная схема АЦП.



Рисунок 14 - Функциональная схема АЦП

Как видно на функциональной схеме, выбранный АЦП имее внутренний источник опорного напряжения, а также встроенный мультиплексор. В таблице 6 представлено функциональное назначение выводов.

Рисунок 15 - Разводка пинов на микросхеме АЦП



Таблица 6 - Функциональное назначение выводов

Пин	Функциональное назначение
DB0 … DB1	Параллельный выходной интерфейс
A0, A1	Адресные каналы
VIN1 …VIN4	Аналоговые входные входы
VDD	Напряжение питания
VREF IN/OUT	Подача опорного напряжения
VMID	Коррекция входного сигнала
AGND	Аналоговое заземление
DGND	Цифровое заземление
CONVST	Стробирующий вход
EOC	Выходной импульс синхронизации
CS	Канал сопряжения с другими устройствами

4.2 Конвертеры USB - параллельный интерфейс

Конвертер USB-параллельный интерфейс FT245BM характеризуется следующими параметрами:

- однокристальный двунаправленный преобразователь USB - FIFO;

- буфер приема данных 384 байта с программируемым таймаутом по приему, буфер передачи - 128 байт;

- совместимость со спецификациями USB 1.1 и USB 2.0;

- совместимость с интерфейсами хост-контроллеров UHCI/OHCI /EHCI;

- напряжение питания от 4,4 В до 5,25 В и интегрированный стабилизатор напряжения 3,3 В;

- встроенная схема формирования сигнала "Сброс";

- встроенный умножитель частоты 6 МГц - 48 МГц;

- возможность программирования микросхем EEPROM с протоколом Microwire под управлением USB;

- встроенный преобразователь уровней FIFO и управляющих сигналов для управления 5 В и 3,3 В логикой.

Основное описание. FT245BM предоставляется как простой выгодный метод передачи информации между периферийным устройством и хостом со скоростью до 1 Мб/с. Это простое, разработанное по принципу FIFO устройство, легко соединяет любой микроконтроллер или микропроцессор с портами ввода-вывода. Передать данные от периферии к компьютеру можно просто добавив биты для записи в модуль при низком значении сигнала TXE#. Если буфер передачи (384 байта) переполнен или происходит сохранение заранее переданных байт, устройство устанавливает TXE# в 0 до момента, когда некоторое число байт из очереди будет передано через USB на хост. TXE# переходит в 1 после каждого записанного байта.

Рисунок 16- Функциональная схема FT245BM

Описание функциональных блоков. LDO регулятор генерирует напряжение 3,3 В для питания USB Transceiver, передающего байты выходного буфера в USB. Это требует реализуя внешнюю развязку, присоединить конденсатор к выходу 3,3 В регулятора. Это также дает напряжение 3,3 В на выход RSTOUT#. Основная функция этого блока - питание USB-трансивера и блока Reset Generator, по сравнению с функцией питания внешнего электронного устройства. Однако, если это необходимо, к этому выходу может быть и подключено внешнее электронное устройство, рассчитанное на 3,3 В и не потребляющее тока более чем 5 мА.

USB-трансивер обеспечивает передачу блоков информации с полной скоростью по USB-кабелю через интерфейсы USB1.1/1.0. Выходной драйвер обеспечивает напряжение 3,3 В, сигнализируя о скорости нарастания выходного напряжения, пока дифференциальный приемник и два простых приемника обеспечивают прием данных USB, определение условий SEO и USB reset.

USB DPLL блокирует входящую NRZI USB информацию и обеспечивает раздельную синхронизацию и передачу информационных сигналов от блока SIE.

Резонатор 6 МГц генерирует тактовые импульсы частотой 6 МГц. Импульсы тактовой частоты приходят на множитель частоты. Можно использовать внешний 6МГц-ый кварцевый или керамический резонатор.

Множитель частоты преобразует импульсы 6МГц-го резонатора в импульсы с частотой 12 МГц для SIE, USB protocol engine, FIFO. Также он вырабатывает частоту 48 МГц для USB DPLL.

Serial Interface Engine (SIE) выполняет преобразование информации из протокола USB в протокол серийного порта и наоборот. Трансляция производится с использованием методов stuffing/un-stuffing и CRC5/CRC16 generation/сhecking.

USB Protocol Engine управляет потоком информации от USB для контроля над конечной точкой. Оно управляет нижним уровнем протокола USB, создаваемым контроллером USB и командами для функционального контроля параметров FIFO.

FIFO буфер приема (128 байт). Информация передается от хоста USB к FIFO через выход USB в буфер приема FIFO и возвращается оттуда чтением FIFO с использованием RD#.

FIFO буфер передачи (384 байта). Информация, записанная на вход попадает в буфер передачи при установке WR#. Из буфера она передается хосту после отправки им запроса к конечной точке.

FIFO контроллер управляет передачей информации между внешними FIFO интерфейсами и FIFO буфером приема и передачи.

RESET генератор переключения обеспечивает надежный сброс питания устройства до включения питания внешней микросхемы. В дополнение, вход RESET# и выход RSTOUT# обеспечивают возможность сброса другим устройствам FT245BM и FT245BM сбрасывать другие устройства соответственно. В течение сброса RSTOUT# устанавливается в "0", в противном случае - выход имеет потенциал 3,3 В, обеспечивающийся установленным на плате регулятором. RSTOUT# может быть использован для контроля внезапного отключения на USBDP прямо тогда, когда задержанному USB это необходимо. RSTOUT# может быть "0" когда около 5 мс питающее напряжение превышает 3,5 В и генератор запущен, и RESEТ# находится в "1". RESET# должен быть соединен с питающим напряжением (VCC), если не требуется сброс микросхемы от внешнего устройства или внешнего генератора.

Интерфейс EEPROM. Хотя FT245BM может работать без EEPROM, дополнительная внешняя память 93C46 (93C56 или 93C66) может быть использована для установки собственных значений параметров USB, таких как USB VID, PID, Serial Number, Product Description Strings и Power Descriptor для OEM приложений. Другие параметры, контролируемые EEPROM, содержат удаленное включение устройства, изохронный режим передачи, программное отключение питания и дескриптор USB 2.0.

EEPROM должна иметь 16-ти битную расширенную структуру, такую как MicroChip 93LC46B или с подобными возможностями, 1Мб/сек скорости, питающим напряжением от 4,35 до 5,25 В. EEPROM может быть запрограммирована на микросхеме (программатором) или через USB с использованием утилит, доступных на сайте FTDI.

Если EEPROM не подключено или пусто, устройство использует свойства USB по умолчанию (USB VID, PID, Serial Number, Product Description Strings и Power Descriptor).

Выводы FT245BM показаны на рисунке 17, временные диаграммы микросхемы FT245BM в режиме чтения FIFO показаны на рисунке 14, подключение к интерфейсу USB и микросхеме памяти EEPROM соответственно на рисунках 15 и 16.

Рисунок 17 - Выводы FT245BM

4.3 Преобразователи постоянного напряжения DC-DC

Преобразователи постоянного напряжения DC-DC предназначены для передачи постоянного напряжения и гальванической изоляции. Преобразователи выпускаются с различными номиналами входных и выходных напряжений. В качестве примера приведем преобразователи фирмы TRACO, имеющие входное напряжение +5 В.



Таблица 7 - Параметры преобразователей ТМА

Модель	TMA0505S	TMA0515D
Входное напряжение	+5B +/-10%	+5B +/-10%
Выходное напряжение	+5В	+/- 15В
Выходной ток	200мА	+/- 35мА

Содержимое таблицы 7 отражает выводы преобразователей разных моделей, а на рисунке 18 показано условное графическое обозначение микросхемы. В таблице 8 представлено назначение выводов преобразователей ТМА.

Таблица 8 - Назначение выводов преобразователей ТМА

Пин	TMA0505S	TMA0515D
1	+VIN (VCC)	+VIN (VCC)
2	+VIN (GND)	+VIN (GND)
4	-VOUT	-VOUT
5	-	Common
6	+VOUT	+VOUT

Рисунок 18 - Условное графическое обозначение ТМА 0505S

Преобразователи серии ТМА имеют в номенклатуре как блоки с выходным напряжением +5В, так и с двумя напряжениями ±15В. Маркировка этих преобразователей следующая: первые две цифры - входное напряжение, третья и четвертая цифры - выходное напряжение, последняя буква - количество выходных напряжений: S - одно, D - два. Для питания цифровых цепей и микросхемы АЦП можно использовать ТМА 0505S, для питания операционных усилителей - ТМА 0515D.

Так же использован стабилизатор напряжения КР 142ЕН 5А, см рисунок 19.

Рисунок 19 - Микросхема КР 142ЕН 5А

Рисунок 20 - Назначение выводов микросхемы КР 142ЕН 5А

Рисунок 21 - Основные электрические параметры КР 142ЕН 5А

4.4 Цифровые изолирующие микросхемы

Фирма Analog Devices разработала и запатентовала технологию производства устройств под названием iCoupler. Главным их достоинством по сравнению с оптическими изоляторами является более высокая скорость передачи данных. Кроме того, у них при одинаковых скоростях заметно меньше потребляемая мощность. А при создании двунаправленных, гальванически развязанных линий передачи данных их применение вместо оптических изоляторов позволяет в несколько раз сократить габариты и стоимость узлов гальванической развязки. Наиболее многочисленная группа устройств, в которых используется технология iCoupler - это цифровые изоляторы (digital isolators). Они предназначены для построения гальванически развязанных линий передачи цифровых сигналов. Как на входах, так и на выходах этих устройств не требуется дополнительных балластных или нагрузочных резисторов или каких-либо других деталей. Как входная, так и выходная части устройства могут работать при напряжении питания от 3 до 5,5 В. При этом значения питающих напряжений по обе стороны изолирующего канала не зависят друг от друга и могут быть как одинаковыми, так и разными. Таким образом, изоляторы iCoupler в дополнение к гальванической развязке могут обеспечивать преобразование цифровых уровней. Заметим, что при питании 5В значения входных логических порогов близки к стандартным уровням ТТЛ.

В данном проекте мы воспользовались микросхемой ADuM1400 и ADuM1402.

Рисунок 20 - Микросхемы гальванической изоляции ADuM1400



Рисунок 21 - Разводка выводов микросхемы ADuM1400



Заключение

В ходе курсовой работы была разработана функциональная и принципиальная схема 8 разрядного аналого-цифрового параллельного преобразователя (АЦП) с четырьмя входами. Рассчитаны параметры согласующих усилителей и фильтров нижних частот. Выбрана микросхема АЦП, выбран тип конвертора USB, выбраны преобразователи DC-DC и микросхема гальванической изоляции, выполнено моделирование схемы с помощью пакета Multisim 12. В ходе моделирования, полученные параметры отличаются от полученных расчетным путем не более чем на 10%.



Библиографический список

1. Волович Г.О. Схемотехника аналоговых и цифро-аналоговых электронных устройств./Г.О Волович, М:Издательский дом "Додека-XXI", 2007. 528 с.

2. СТП ОмГУПС-1.2-2005. Работы студенческие учебные и выпускные квалификационные: общие требования и правила оформления текстовых документов/ ОмГУПС, Омск, 2005. 28с

3. Чижма С.Н. Проектирование активных фильтров /ОмИИТ, 1993.46с.

4. Чижма С.Н. Проектирование аналогово-цифрового преобразователя с USB-выходом: Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине "Схемотехника ЭВМ"/ОмГУПС. Омск, 2009г. 37с.

5. Описание АЦП: http://www.analog.com/ru/products/analog-to-digital-converters.

Размещено на Allbest.ru