Разработка функциональной схемы устройства

3.2.1 Разработка функциональной схемы - наиболее ответственная и творческая часть работы. Для начала необходимо по заданному выражению зависимости выходного сигнала от двух входных сигналов выявить, какие математические действия должны производиться с входными сигналами. Затем по литературным источникам ознакомиться с принципами действия электронных схем, осуществляющих необходимые математические операции (сумматоры, вычитатели, умножители, делители, логарифматоры, интеграторы, дифференциаторы и.т.д.). Выявить наиболее подходящие схемы, исходя из их характеристик. При выборе и обосновании схем следует отдавать предпочтение устройствам на базе интегральных микросхем.

3.2.2 Разработку функциональной схемы следует начать с построения временных диаграмм входных сигналов для того, чтобы проверить, можно ли тот или иной сигнал подать непосредственно на вход узла, выполняющего ту или иную математическую операцию. Входные сигналы присутствуют не только в форме однополярного напряжения, они могут быть и в форме однополярного тока; переменных напряжений и токов; в виде активного сопротивления; в виде последовательности импульсов, информативным параметром которой является частота их следования. Очевидно, что подобного рода сигналы необходимо прежде всего преобразовать в форму однополярного напряжения при помощи соответствующих схем: прецизионных выпрямителей, преобразователей тока в напряжение (ПТН), частоты в напряжение (ПЧН), сопротивления в напряжение (ПСН).

Выходные сигналы тоже могут быть заданы не только в форме напряжения, но и в форме тока или в виде импульсов с изменяющейся частотой следования. В таких случаях в качестве выходных каскадов устройства должны быть использованы соответственно усилитель с токовым выходом и преобразователь напряжения в частоту (ПНЧ).

Необходимо согласование выходного каскада устройства с нагрузкой, при этом нужно иметь в виду, что микросхемы операционных усилителей (ОУ) способны выдать максимальную величину выходного сигнала до ±10 В на активном нагрузочном сопротивлении не менее 1,5…2 кОм, то есть могут выдать в нагрузку максимальный ток не более 5…7 мА. Если же по заданию требуется обеспечить большее напряжение на нагрузке или большую силу тока, то следует использовать буферный транзисторный каскад между выходом ОУ и нагрузкой.