Принципиальная схема

После составления функциональной схемы разрабатывается принципиальная электрическая схема устройства. Каждый из функциональных узлов может быть реализован с помощью множества различных схем, количество которых не поддаётся подсчёту. Поскольку в задании не оговариваются требования к точности устройства, то при выборе схем узлов следует отдавать предпочтение сравнительно простым схемам, работу которых легче проанализировать. При выборе и расчёте схем следует ориентироваться в основном на источники [1,2,3,4,5]. Полезными также могут быть и другие источники, указанные в библиографии.

3.3.1 На основании сведений из литературы и справочного материала следует провести сравнительный анализ схемотехнических решений отдельных узлов и выбрать из них то, которое более полно отвечает требованиям задания и удовлетворяет заданным величинам. Требуется обеспечить согласование выходных сигналов отдельных блоков с входами подключённых к ним узлов, при этом значения сигналов на выходах ОУ не должны превышать максимально допустимых паспортных величин.

Необходимо не упускать из виду и соблюдение фазовых соотношений между входными и выходными сигналами узлов с тем, чтобы полярность выходного сигнала устройства соответствовала заданной.

3.3.2 При согласовании уровней входных и выходных напряжений отдельных блоков друг с другом, необходимо обеспечить такие режимы работы ОУ, при которых их выходные сигналы пребывают в линейной области. С целью упрощения расчётов при согласовании уровней принимаем равными 1 все масштабные коэффициенты входных сигналов. Отсюда следует, что при любых преобразованиях входных сигналов в форму однополярного напряжения должно сохраняться соотношение 1:1 между входными сигналами Х1 и Х2. Поясним сказанное примером. Пусть сигнал Х1 задан в форме тока, преобразуем его в постоянное напряжение. Величину максимального напряжения ПТН, соответствующую максимальному входному току, мы выбрали равной, например, 1В. Сигнал Х2 задан в виде импульсов уровня ТТЛ, информация сигнала заключена в частоте следования импульсов. Преобразуем сигнал Х2 в однополярное напряжение с помощью ПЧН, следовательно, мы должны установить максимальное значение напряжения на выходе ПЧН той же самой величины, то есть 1В.

В тех случаях, когда значения сигналов велики для работы ОУ в линейном режиме, их следует уменьшить с помощью делителей напряжения, но не забывать при этом уменьшить и другой сигнал в той же пропорции.

Расчёт источников питания не входит в курсовую работу, достаточно лишь подсчитать суммарные потребляемые токи по каждому из питающих напряжений, использованных в схеме.

3.4 Электрический расчёт схемы

3.4.1 Электрический расчёт производится с целью получения требуемых заданием параметров выходного сигнала на данной нагрузке, выбора элементной базы, определения номинальных значений пассивных элементов. Для выбора элементной базы можно пользоваться как российскими справочниками, так и литературой стран дальнего зарубежья. В любом случае в пояснительной записке следует приводить сведения об основных параметрах выбранных элементов.

В пояснительной записке нужно описать принцип работы каждой из схем узлов с пояснениями в виде временных диаграмм. В электрической схеме не должны быть упущены и цепи коррекции ОУ. Полная электрическая схема устройства должна быть начерчена на листе формата А3 по ГОСТу. Электрические схемы ОУ чертить не надо.

3.4.2 Задания на разработку индивидуальны, но следует придерживаться общих для всех вариантов следующих рекомендаций. В соответствии с выражением зависимости выходного сигнала от входных необходимо выяснить, как предельные значения выходного сигнала связаны с предельными значениями входных сигналов. Обычно максимальный выходной сигнал Y имеет место при максимальном входном сигнале Х1 в сочетании с максимальным сигналом Х2, а минимальный уровень Y - при минимальном Х1 и минимальном Х2. Затем надо определить, каков диапазон изменений величины сигнала на входе оконечного узла должен соответствовать предельным выходным значениям выходного сигнала. Двигаясь от выхода по направлению к входам, нужно вычислять требуемые соотношения между входными и выходными сигналами на каждом из узлов, производящих математические операции. Это даст возможность определить или выбрать абсолютные величины сигналов на входах каждого узла. При согласовании уровней сигналов нужно помнить о том, что выходные сигналы ОУ не должны превышать максимальных паспортных величин.

3.4.3 После расчёта электрической схемы следует провести испытания устройства с помощью программного продукта, например, Electronics Workbench. При тестировании нужно наблюдать изменения значений выходных сигналов блоков, подавая на входы предельные значения входных сигналов в различных комбинациях: 1)Х1min, Х2min, 2)Х1min, Х2max, 3)Х1max, Х2min, 4)Х1max, Х2max. Выходной сигнал устройства должен изменяться в соответствии с заданной рабочей формулой и иметь указанные в задании предельные значения.