Лабораторный курспо аналоговым системамизучение методов разработки
 Скачать 4.66 Mb.
|
|
ЛАБОРАТОРНЫЙ КУРС ПО АНАЛОГОВЫМ СИСТЕМАМ ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ РАЗРАБОТКИ АНАЛОГОВЫХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДЕМОНСТРАЦИОННОГО ЛАБОРАТОРНОГО КОМПЛЕКТА ASLKv2010 Dr.K.R.K. Rao and Dr. C.P. Ravikumar Texas Instruments, India Bagmane Tech Park CV Raman Nagar Bangalore 560093 India August 2010 Texas Instruments Аннотация Цифровая обработка сигналов сегодня наиболее распространена, однако без аналоговых методов не обойтись, т.к. большинство сигналов в природе аналоговые по своей сути. Цель лабораторного курса по аналоговым системам – продемонстрировать студентам увлекательный мир обработки сигналов аналоговыми и смешанными методами. Курс обучения может быть адаптирован для студентов последних курсов или аспирантов. В рамках лабораторного курса студенты составят представление об аналоговые системах, микросхемах и изучат их макромодели, характеристики и недостатки. При составлении курса мы ориентировались более на системное проектирование, нежели на схемотехнику. По нашему мнению курсы аналоговой электроники в вузах сфокусированы на схемотехнике и игнорируют проблемы, встречающиеся в системотехнике. На практике системотехник использует аналоговые микросхемы как строительные блоки. В фокусе внимания системотехника: оптимизация на системном уровне стоимости, энерго- потребления и качества системы. Производители, такие как Texas Instruments, учитывают разнообразные требования системотехников и предлагают им большой ассортимент микросхем. Разработчик должен понимать, как удовлетворить разнообразные требования приложений и сделать правильный выбор. Мы постарались подчеркнуть этот аспект проектирования и подкрепили его практическими примерами. В руководстве приведены 10 практических занятий, которые могут выполняться как индивидуально, так и группой из двух студентов. В первой части курса дается понятие о двух базовых компонентах: усилителях и умножителях. Вторая часть курса сосредоточена на том, как с использованием этих компонентов спроектировать аналоговые системы: интеграторы, дифференциаторы, функциональные генераторы, VCO, PLL, DC/DC-преобразователи и регуляторы. Особенность курса заключается в проверке спроектированных на бумаге устройств SPICE- моделированием на симуляторе TINA-TI. Каждое практическое занятие сопровождается кратким изучением теоретических основ, списком дополнительной литературы (в основном интерактивным, находящимся в свободном доступе), спецификацией на проект, необходимыми измерениями и документацией, требуемой для проведения занятия. Руководство преподавателя может быть предоставлено по запросу. 2 August 2010 Texas Instruments 1 Введение 1.1 Лаборатория аналоговых систем 1.2 Организация лабораторного курса по аналоговым системам 1.3 Выполнение лабораторных работ 1.4 Лабораторный комплект ASLKv2010 – Обзор 1.4.1 Аппаратная часть 1.4.2 Программное обеспечение 1.5 Знакомство с ASLKv2010 1.6 Структура настоящего руководства 2 Лабораторное занятие 1 Отрицательная обратная связь в усилителях. Инструментальные усилители 2.1 Цель занятия 2.2 Краткие теоретические сведения 2.2.1 Усилитель с единичным усилением 2.2.2 Неинвертирующий усилитель 2.2.3 Инвертирующий усилитель 2.3 Выполнение упражнения 1 2.4 Необходимые измерения 2.5 Оформление результатов занятия 2.6 Схожие микросхемы 2.7 Дополнительная литература 3 Лабораторное занятие 2 Регенеративные системы с ОС, автоколебательные и моностабильные мультивибраторы 3.1 Цель занятия 3.2 Краткие теоретические сведения 3.2.1 Инвертирующий регенеративный компаратор 3.2.2 Нестабильный мультивибратор 3.2.3 Одностабильный мультивибратор (Таймер) 3.3 Выполнение упражнения 2 4 Лабораторное занятие 3 Интеграторы и дифференциаторы 4.1 Цель занятия 4.2 Краткие теоретические сведения 4.2.1 Интегратор 4.2.2 Дифференциатор 4.3. Параметры 4.4 Необходимые измерения Содержание 3 August 2010 Texas Instruments 4.5 Оформление результатов занятия 4.6 Выполнение упражнения 3. Топология интегратора и дифференциатора с заземленным конденсатором 5 Лабораторное занятие 4 Аналоговые фильтры 5.1 Цель занятия 5.2 Краткие теоретические сведения 5.3 Частотные характеристики фильтров 5.4 Параметры 5.5 Необходимые измерения 5.6 Оформление результатов занятия 5.7 Выполнение упражнения 4 5.8 Схожие микросхемы 6 Лабораторное занятие 5 Самонастраивающиеся фильтры 6.1 Цель занятия 6.2 Краткие теоретические сведения 6.2.1 Умножитель в качестве фазового детектора 6.3 Параметры 6.4 Необходимые измерения 6.4.1 Временные характеристики 6.5 Оформление результатов занятия 6.5.1 Выполнение упражнения 5 6.5.2 Схожие микросхемы 7 Лабораторное занятие 6 Функциональный генератор и осциллятор, управляемый напряжением 7.1 Цель занятия 7.2 Краткие теоретические сведения 7.3 Параметры 7.4 Необходимые измерения 7.5 Оформление результатов занятия 7.6 Выполнение упражнения 6 Содержание 4 August 2010 Texas Instruments Содержание 8 Лабораторное занятие 7 Фазовая автоподстройка частоты 8.1 Цель занятия 8.2 Краткие теоретические сведения 8.3 Задание на проектирование 8.4 Необходимые измерения 8.5 Оформление результатов занятия 8.6 Выполнение упражнения 7 9 Лабораторное занятие 9 Автоматическое управление усиление/Автоматическая регулировка громкости 9.1 Цель занятия 9.2 Краткие теоретические сведения 9.3 Задание на проектирование 9.4 Необходимые измерения 9.5 Оформление результатов занятия 9.6 Выполнение упражнения 8 10 Лабораторное занятие 9 DC/DC-преобразователь 10.1 Цель занятия 10.2 Краткие теоретические сведения 10.3 Задание на проектирование 10.4 Оформление результатов занятия 10.5 Выполнение упражнения 9 11 Лабораторное занятие 10 Линейный регулятор с малым падением напряжения 11.1 Цель занятия 11.2 Краткие теоретические сведения 11.3 Задание на проектирование 11.4 Оформление результатов занятия 11.5 Выполнение упражнения 10 5 August 2010 Texas Instruments Содержание А Микросхемы, используемые в ASLKv2010 Аналоговые микросхемы Texas Instruments, используемые в ASLKv2010 А.1 TL082, операционный усилитель с входным каскадом JFET А.1.1 Особенности А.1.2 Приложения А.1.3 Описания А.1.4 Техническая документация А.2 MPY634: широкополосный аналоговый прецизионный умножитель А.2.1 Особенности А.2.2 Приложения А.2.3 Описание А.2.4 Техническая документация А.3 DAC 7821: 12-разрядный параллельный умножающий ЦАП А.3.1 Особенности А.3.2 Приложения А.3.3 Описание А.3.4 Техническая документация А.4 TPS40200 – понижающий DC/DC-контроллер с широким диапазоном входных напряжений и несинхронным выпрямлением А.4.1 Особенности А.4.2 Приложения А.4.3 Описание А.5 TPS40200EVM-002 А.5.1 Техническая документация А.6 TLV700xx – 200-мА линейный регулятор с малым падением напряжения – Low Dropout Regulator (LDO) А.6.1 Особенности А.6.3 Описание A.6.4 TLV70018EVM-503 Evaluation Module А.6.5 Техническая документация В Введение в макромодели В.1 Микромодели В.2 Макромодели С Преобразование компьютера в осциллограф С.1 Введение С.2 Ограничения 6 August 2010 Texas Instruments Содержание D Электрические схемы лабораторного комплекта ASLKv2010 Перечень рисунков Рис. 1.1. Сигнальная цепь электронной системы Рис. 1.2. Последовательность проведения лабораторных работ Рис. 1.3. Внешний вид комплекта ASLKv2010 Рис. 2.1. Идеальный ОУ, 2 входа, 1 выход и его выходные характеристики Рис. 2.2. ОУ с единичным коэффициентом усиления Рис. 2.3. АЧХ ОУ с единичным усилением Рис. 2.4. Переходный процесс ОУ при ступенчатом воздействии Рис. 2.5. Неинвертирующий ОУ с коэффициентом усиления 2 (а). Инвертирующий ОУ с коэффициентом усиления 2 (б) Рис. 2.6. ОУ с отрицательной ОС Рис. 2.7. Частотные характеристики ОУ с отрицательной ОС Рис. 2.8. Выходные напряжения VF1, VF2. Входное напряжение VF3 ОУ с отрицательной ОС (см. рис. 2.1) при входном сигнале в виде прямоугольной импульсной последовательности VG1 Рис. 2.9. Инструментальный ОУ, сконфигурированный из трех ОУ (а) и из двух ОУ (б) Рис. 3.1. Инвертирующий триггер Шмитта и характеристики гистерезиса Рис. 3.2. Схемное обозначение инвертирующего и неинвертирующего триггеров Шмитта Рис. 3.3. Неинвертирующий триггер Шмитта и его гистерезис Рис. 3.4. Нестабильный мультивибратор и его характеристики Рис. 3.5. Форма запускающих импульсов Рис. 3.6. Одностабильный мультивибратор Рис. 4.1. Интегратор Рис. 4.2. Дифференциатор Рис. 4.3. Частотные характеристики интегратора и дифференциатора Рис. 4.4. Выходные напряжения интегратора и дифференциатора при входных сигналах в виде прямоугольной и треугольной импульсных последовательностей. Рис. 4.5. Интегратор Deboo Рис. 5.1. Универсальный активный фильтр второго порядка Рис. 5.2. Амплитудно- и фазочастотные характеристики фильтров: ФНЧ, ФВЧ, ФЗ и ФП Рис. 6.1. Аналоговый умножитель Рис. 6.2. Самонастраивающийся фильтр, созданный на основе управляемых напряжением фильтра и генератора фазы Рис. 6.3. Выход самонастраивающегося фильтра, полученный при моделировании на симуляторе TINA-TI Рис. 7.1. Функциональный генератор Рис. 7.2. Осциллограмма напряжений функционального генератора Рис. 7.3. Регулируемый напряжением осциллятор Рис. 8.1. Схема ФАПЧ (а) и ее характеристики (б) Рис. 8.2. Образец выходного сигнала ФАПЧ при входнои сигнале прямоугольной формы Рис. 8.3. Структурная схема синтезатора частоты Рис. 9.1. Схема АРУ/АРУр Рис. 9.2. Характеристики вход/выход АРУ/АРУр Рис. 9.3. Схема АРУ и диаграммы напряжений Рис. 10.1. DC/DC-преобразователь и форма ШИМ-сигнала Рис. 10.2. Импульсный источник питания (а); форма выходных напряжений (б) Рис. 11.1. Схема LDO 7 August 2010 Texas Instruments Содержание Рис. 11.2. Схема для моделирования нагрузочной характеристики и линейной регулировочной характеристики Рис. А.1. TL082 – ОУ с JFET входным каскадом Рис. А.2. MPY634 – аналоговый умножитель Рис. А.3. DAC 7821 – цифро-аналоговый преобразователь Рис. А.4. DC/GC-контроллер Рис. А.5. TLV700XX – линейный регулятор с малым падением напряжения Рис. С.1. Буферная схема интерфейса аналогового сигнала Рис. D.1. Операционный усилитель 1А. Включение по инвертирующей схеме Рис. D.2. Операционный усилитель 1В. Включение по инвертирующей схеме Рис. D.3. Операционный усилитель 4А может быть включен по инвертирующей или неинвертирующей схеме Рис. D.4. Операционный усилитель 4В может быть включен по инвертирующей или неинвертирующей схеме Рис. D.5. Подключение аналогового умножителя в комплекте ASLKv2010 Рис. D.6. ЦАП 1 в комплекте ASLKv2010 Рис. D.7. Соединение TPS40200 в комплекте ASLKv2010 Рис. D.8. Соединение TLV70033 в комплекте ASLKv2010 Перечень таблиц Таблица 2.1. Амплитуда выходного сигнала от пика до пика VPP при разной частоте Таблица 2.2. Амплитуда и сдвиг фаз выходного сигнала при разной частоте Таблица 2.3. Статическая передаточная функция Таблица 3.1. Зависимость гистерезиса от регенеративной ОС Таблица 4.1. Зависимость фазы и амплитуды интегратора от входной частоты Таблица 4.2. Зависимость фазы и амплитуды дифференциатора от входной частоты Таблица 4.3. Изменение выходного напряжения (пик-пик) в функции входного напряжения (пик-пик) Таблица 5.1. Передаточные характеристики активных фильтров Таблица 5.2. Частотные характеристики ФП при ω0 = 1 кГц, Q = 1 Таблица 5.3. Частотные характеристики ФЗ при ω0 = 10 кГц, Q = 1 Таблица 6.1. Изменение выходной амплитуды в функции частоты входного сигнала Таблица 7.1. Изменение частоты в функции Таблица 8.1. Изменение фазы сигнала в функции входной частоты Таблица 9.1. Передаточные характеристики схемы АРУ Таблица 10.1. Изменение выходного напряжения в функции опорного напряжения DC/DC-преобразователя Таблица 10.2. Изменение коэффициента заполнения в функции опорного напряжения DC/DC-преобразователя Таблица 11.1. Нагрузочная характеристика Таблица 11.2. Линейная регулировочная характеристика Таблица 11.3. Ослабление напряжения пульсаций Таблица В.1. Операционные усилители Texas Instruments 8 August 2010 Texas Instruments 1.1 Лаборатория аналоговых систем Цифровая обработка сигналов получила сегодня наиболее широкое распространение, но аналоговые методы не могут быть забыты, т.к. большинство сигналов в природе аналоговые по своей сути. Рассмотрим типовую сигнальную цепь (см. рис. 1.1). 1. Датчик преобразует физическую величину в электрический сигнал. Часто этот сигнал мал по величине и сильно зашумлен. 2. Усилитель нужен для усиления сигнала. Фильтр используется для удаления шума. Предварительная обработка улучшает соотношение сигнал/шум. Три наиболее важных устройства используются на этом этапе: операционные усилители(ОУ); аналоговые умножители (АУ); аналоговые компараторы (АК). 3. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) преобразуют аналоговый сигнал в цифровой. 4. Цифровой сигнал обрабатывается в ЦПУ, например, в DSP, микропроцессорах или микроконтроллерах. Выбор процессора производится в зависимости от требуемой вычислительной мощности. DSP может потребоваться при обработке сигналов в комплексной форме в масштабе реального времени. Микропроцессоры и микроконтроллеры могут применяться в других приложениях. 5. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) используется для преобразования цифровых сигналов в аналоговые. 6. Выходной сигнал ЦАП необходимо усилить, перед тем как подавать его на исполнительный механизм. Эта очевидная аналоговая схема играет важную роль в реализации электронных систем. Цель лабораторного курса по аналоговым системам – продемонстрировать студентам увлекательный мир обработки сигналов аналоговыми и смешанными методами. Курс обучения может быть адаптирован для студентов последних курсов или аспирантов. В рамках лабораторного курса студенты составят представление об аналоговые системах, микросхемах и изучат их макромодели, характеристики и недостатки. Рис. 1.1. Сигнальная цепь электронной системы Введение 9 Температура Давление Положение Скорость Ток жидкости Влажность Звук Свет Питание Процессор усилитель усилитель АЦП ЦАП логика интерфейсы August 2010 Texas Instruments 1.2 Организация лабораторного курса по аналоговым системам При организации лабораторного курса мы исходили из 12 занятий в семестр и предусмотрели 10 практических занятий, которые можно проводить индивидуально или группами из двух студентов. Практические занятия можно разделить на несколько категорий. 1. Часть 1. В первой части студентам будут продемонстрированы особенности использования основных блоков аналоговых систем. Наибольшее внимание в лабораторном курсе по аналоговым системам мы уделим двум компонентам: - ОУ общего назначения TL082 с JFET входным каскадом. (ОУ производится Texas Instruments); - широкополосному прецизионному аналоговому умножителю MPY634 производства Texas Instruments. Используя эти компоненты, студенты научатся создавать усилительные каскады, инструментальные усилители, буферы и регуляторы напряжения. Эти занятия выявят несколько важных проблем: измерения произведения полосы пропускания на коэффициент усиления, определение скорости нарастания и ограничений, вызванных насыщением ОУ. 2. Часть 2. Сфокусирована на построении аналоговых систем с использованием вышеупомянутых компонентов. Во-первых, мы рассмотрим интеграторы и дифференциаторы – они являются необходимым звеном для построения фильтров, необходимых для ограничения полосы пропускания и устранения эффекта наложения в процессе выборки сигнала. Затем мы изучим аналоговые компараторы, они имеют смешанное применение – на входе аналоговых и на выходе цифровых сигналов. Мы коснемся времени установления сигнала, времени спада и задержки распространения. Функциональные генераторы также применяются в смешанных системах обработки данных. Они используются в интеграторах и регенеративных компараторах. Функциональные генераторы создают последовательности треугольных и прямоугольных импульсов. Их применяют в широтно-импульсных модуляторах (ШИМ) в DC/DC- преобразователях, импульсных источниках питания в усилителях класса D. Аналоговые умножители управляются ОУ с обратной связью по напряжению или току и находят применение в устройствах связи в качестве смесителей, модуляторов, демодуляторов и в фазовых детекторах. Мы используем умножители при построении: генераторов, управляемых напряжением; частотно модулируемых генераторов; генераторов со сдвигом частоты в модемах; усилителях с автоматической регулировкой усиления; осцилляторах со стабилизированной амплитудой; системах с автоматической подстройкой частоты, использующих фазовые генераторы, управляемые напряжением и VCO. В лабораторном курсе по аналоговым системам частотный диапазон приложений ограничен шкалой 1–10 кГц. Обусловлено это следующим. Во-первых, при этом используется простая макромодель для моделирования. Во-вторых, ПК может быть использован вместо осциллографа. Мы включили в практические занятия все, чтобы помочь использовать ПК вместо осциллографа. Также мы предполагаем на практических занятиях разрабатывать макромодель ОУ. Введение 10 August 2010 Texas Instruments На рисунке 1.2 показана структурная схема проведения практических занятий в лабораторном курсе по аналоговым системам. Исходя из этой схемы следует выбирать последовательность проведения занятий. Мы уверены, что студенты должны выполнить все практические занятия. Убеждены, что в конце курса по аналоговым системам студенты получат нужные знания. 1. Вы будете знать характеристики аналоговых микросхем, применяемых в электронных системах. 2. Вы будете знать, как создавать макромодель для микросхем, базируясь на их выходных характеристиках, вход/выход-характеристиках, передаточной функции по постоянному току, амплитудно-частотных характеристиках (АЧХ), характеристиках чувствительности. 3. Вы сможете правильно выбрать микросхему. 4. Вы сможете выявить неисправности в электронной системе. Рис.1.2. Последовательность проведения лабораторных работ Введение 11 1 2 3 4 5 6 7 8 10 9 August 2010 Texas Instruments 1.3 Выполнение лабораторных работ Для проведения работ требуется простое оборудование. 1 ASLKv2010 и руководство пользователя от Texas Instruments India – лабораторный набор высылается вместе с нужными разъемами. 2 Низкочастотный осциллограф – диапазон частот 1–10 МГц. Texas Instruments предлагает также печатную плату осциллографа, которая может устанавливаться в переносной компьютер (laptop). При этом последний работает в режиме осциллографа [28]. 3 Источник питания с выходным напряжением ±10 В. 4 Функциональный генератор (синусоида, прямоугольные и треугольные импульсы), работающий в диапазоне 1–10 МГц. 5 Компьютер с инсталлированным программным обеспечением от Texas Instruments (TINA-TI , FilterPro и SwitcherPro). При проведении лабораторных работ имейте в виду, что: 1 Если не указано иначе, то частота входного сигнала составляет 1 кГц, а его значение изменяется в диапазоне 0–1 В. 2 Всегда используется синусоидальный сигнал при анализе АЧХ и прямоугольные импульсы при анализе переходных процессов. 3 Студентам на заметку: к каждому практическому занятию дается таблица, в которую следует занести результаты экспериментальных данных, полученных во время занятия. 4 Предупреждение: обратите внимание, что TL082 сдвоенный усилитель – в одном корпусе размещены два ОУ. Если используется только один из них, не оставляйте неподключенными выводы второго ОУ – включите его в схему с единичным усилением и заземлите входы. Введение 12 August 2010 Texas Instruments Рис. 1.3. Внешний вид комплекта ASLKv2010 1 Предупреждение: при подключении осциллографа к различным точкам печатной платы всегда используйте пробники. 2 Информация для студентов и преподавателей: мы настоятельно советуем студентам проводить моделирование не во время практических занятий. Студенты могут принести копию с результатами моделирования на симуляторе TINA-TI в класс и показать ее преподавателю в начале занятий. Часы занятий должны быть использованы только для проведения лабораторных работ с компонентами и сравнения полученных данных с результатами моделирования. Введение 13 August 2010 Texas Instruments 1.4 Лабораторный комплект ASLKv2010 – Обзор 1.4.1 Аппаратная часть ASLKv2010 (см. рис. 1.3) была разработана в Texas Instruments India. Лабораторный набор предназначен для студентов последних курсов инженерных специальностей для проведения практических занятий. Основная идея ASLKv2010 – предоставить студентам экономичную платформу для практических занятий, используя которую можно изучить почти все аналоговые системы, использующие такие микросхемы общего назначения, как ОУ и аналоговые умножители. ASLKv2010 включает четыре ОУ общего применения (TL082), 3 широкополосных аналоговых умножителя (MPY634). В комплект также входят: 12-разрядный умножающий ЦАП DAC7821 с параллельным входом, понижающий DC/DC-контроллер TPS40200 и линейный регулятор с малым падением напряжения – low dropout regulator (LDO) – TLV7003. Все компоненты производятся компанией Texas Instruments. Часть платы ASLKv2010 (слева) предназначена для макетирования. Питание комплекта производится от источников ±5 В и ±10 В постоянного тока. В состав комплекта входят провода и соединители для подключения к блоку питания. Настоящее руководство представляет собой полное описание лабораторного комплекта и содержит упражнения по аналоговым системам, краткие теоретические сведения и результаты моделирования на симуляторе TINA-TI. В приложении А приведены подробные описания микросхем, используемых в ASLKv2010. В остальных приложениях даны дополнительные описания ASLKv2010. 1.4.2 Программное обеспечение Для проведения практических занятий необходимо следующее программное обеспечение: 1. TINA-TI – полнофункциональный симулятор, базирующийся на SPICE-моделях. 2. FilterPro – программа для проектирования аналоговых фильтров. 3. SwitcherPro – программа для проектирования импульсных источников питания. 4. MDACBufferPro – программа для проектирования умножающих ЦАП. 5. ADCPro – программа для проектирования АЦП. 6. ClockPro – программа для проектирования генераторов тактовой частоты. TINA – полнофункциональный, простой в использовании симулятор электронных схем. Он позволяет моделировать схемы с пассивными компонентами (резисторы, конденсаторы, индуктивности), источники тока и напряжения, измерители мощности и аналоговые микросхемы. TINA-TI – функциональный аналог TINA с загруженными макромоделями микросхем TI. (В приложении В объясняется, что такое макромодели). Во время написания этого руководства была доступна версия 7.0 TINA-TI, не имеющая ограничения на размер схем. Версия 6.0 совместима с 7.0 снизу вверх, но не наоборот. Отличное руководство по работе с симулятором «Getting Started with TINA-TI (A Quick Start Guide)» [32] поможет вам быстро освоить симулятор. FilterPro – программа для проектирования активных аналоговых фильтров. На момент написания настоящего руководства была доступна последняя версия 3.0, она поддерживала проектирование фильтров Бесселя, Чебышева, Баттерворта, Гаусса и линейно-фазовых фильтров. FilterPro можно использовать для проектирования фильтров верхних и нижних частот. Введение 14 August 2010 Texas Instruments 1.5 Знакомство с ASLKv2010 Лабораторный набор ASLKv2010 можно разделить на несколько секций. Сделаем это, опираясь на рисунок 1.3. Четыре микросхемы ОУ TL082 обозначены IC1, IC2, IC3 и IC4. В состав каждой из них входят два ОУ, которые обозначим А и В. Например, 1А и 1В – два ОУ в микросхеме IC1 и т.д. Восемь ОУ сгруппированы ниже в таблице 1.1 Таблица 1.1. Типы и назначение ОУ Таким образом, ОУ на плате обозначены: ТИП 1, ТИП 2 и РЕЗЕРВ. ОУ ТИП 1 могут быть соединены только по инвертирующей схеме. С помощью соединителей резисторы и емкости могут быть включены в цепь обратной связи (ОС). ОУ ТИП 2 могут быть соединены и по инвертирующей, и по неинвертирующей схемам. На плате размещены также три резервных ОУ. Все усилители питаются напряжением ±5 В. Шины питания и земли подключены к ОУ. Три аналоговых умножителя входят в лабораторный комплект. Это широкополосные прецизионные аналоговые умножители MPY634 в 14-выводном корпусе. Их напряжение питания: ±10 В. Шины питания и земли подключены к умножителям. Два ЦАП DAC7821 обозначены на плате DAC 1 и DAC 2. Это 12-разрядные умножающие ЦАП с параллельным входом, которые могут быть использованы и в качестве аналоговых умножителей в схемах AGC/AVC. Шины питания и земли подключены к ЦАП. Выводы U9P3 и U8P3 ЦАП 1 и ЦАП 2 заземлены, а выводы U9P18 и U8P18 этих ЦАП подключены к шине +5 В. Понижающий DC/DC-преобразователь TPS40200 обеспечивает выходное напряжение 3,3 В при широком диапазоне входных напряжений 18–36 В и выходных токах 0,125…2,5 А. ОУ Обозначение Тип Назначение 1A Тип 1-1 Тип-1 1B Тип 1-1 Тип-1 2A Тип 1-1 Тип-1 2B Тип Резерв-1 Резерв Резерв 3A Тип Резерв-2 Резерв Резерв 3B Тип Резерв-3 Резерв Резерв 4A Тип 2-1 Тип-2 Инвертирующее или неинвертирующее включение 4B Тип 2-2 Тип-2 Инвертирующее или неинвертирующее включение Введение 15 August 2010 Texas Instruments Имейте в виду, что мы предусмотрели одно упражнение по проектированию DC/DC- преобразователя (упражнение 9) с использованием ОУ LF353 и умножителя MPY634. TPS40200 микросхема TPS40200 – законченное изделие и может быть использована для изучения характеристик преобразователя, а также при проектировании специальных приложений. На плате находятся: - PMOS-транзистор, который понадобится для проектирования LDO-регулятора (упражнение 10); - четыре 1-кОм потенциометра TRIMPOT для получения различных напряжений, необходимых для схемы. Потенциометры обозначены POT1, POT2, POT3, и POT4 и работают в диапазонах: 0–5 В; –5–0 В; 0–10 В и –10–0 В. (Потенциометры дополнительно обеспечивают нужные напряжения для элементов схемы или микросхем); - распаяны разъемы для соединения с блоком питания ±5 В и ±10 В. Все микросхемы на плате подключены к шинами питания и не нуждаются в дополнительном подключении питания. Случаи внешнего подключения питания легко реализуемы и описаны в приложении D; - в верхнем левом углу платы предусмотрена зона для макетирования. Шины 5 в и ±10 В подведены к этому участку платы. 1.6 Структура настоящего руководства 10 практических занятий описаны в руководстве и 10 следующих глав посвящены им. Мы рекомендуем, чтобы в первом цикле занятий преподаватель рассказал об ASLKv2010 и убедился, что все студенты знакомы с симулятором TINA-TI. Подготовительное занятие может быть посвящено ответам на вопросы студентов о симуляторе TINA-TI. В каждом занятии мы должны разъяснять его цели и давать краткие теоретические основы. Лабораторный курс по аналоговым системам может проводиться параллельно с теоретическим курсом проектирования аналоговых систем или использоваться в дополнение к теоретическому курсу. Для освоения лабораторного курса проектирования аналоговых систем студенты должны иметь следующие навыки: 1. Знать электронные схемы. 2. Знать компьютер в объеме, позволяющем работать с симулятором TINA-TI. 3. Уметь работать с осциллографом. 4. Понимать, что такое усиление, полоса пропускания, передаточная функция, регулятор и формирователь. Введение 16 August 2010 Texas Instruments |