Главная

Контакты

Случайная статья

• Автоматизация
• Антропология
• Археология
• Архитектура
• Биология
• Ботаника
• Бухгалтерия
• Военная наука
• Генетика
• География
• Геология
• Демография
• Деревообработка
• Журналистика
• Зоология
• Изобретательство
• Информатика
• Искусство
• История
• Кинематография
• Компьютеризация
• Косметика
• Кулинария
• Культура
• Лексикология
• Лингвистика
• Литература
• Логика
• Маркетинг
• Математика
• Материаловедение
• Медицина
• Менеджмент
• Металлургия
• Метрология
• Механика
• Музыка
• Науковедение
• Образование
• Охрана Труда
• Педагогика
• Полиграфия
• Политология
• Право
• Предпринимательство
• Приборостроение
• Программирование
• Производство
• Промышленность
• Психология
• Радиосвязь
• Религия
• Риторика
• Социология
• Спорт
• Стандартизация
• Статистика
• Строительство
• Технологии
• Торговля
• Транспорт
• Фармакология
• Физика
• Физиология
• Философия
• Финансы
• Химия
• Хозяйство
• Черчение
• Экология
• Экономика
• Электроника
• Электротехника
• Энергетика

Работу выполнил студент. Содержание

КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электрооборудования судов и электроэнергетики

Курсовая работа сдана                                            Курсовая работа принята

на проверку                                                              с оценкой _______________

__________________________                               __________________________

К. т. н., доцент Б. Л. Геллер                                      К. т. н., доцент Б. Л. Геллер

«___» ___________ 20___ г.                                    «___» ___________ 20___ г.

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине Судовая электроника

Работу выполнил студент

учебной группы 15-ЗЭА

                                    Ушков И. В.

Калининград

2018

Содержание

Задание на курсовую работу.. ……. …………. …………………………..... 2

Задание 1……………………………………………………………………. 4

Задание 2……………………………………………………………………. 8

Задание 3……………………………………………………………………10

Список используемой литературы …………. ………………….. ……….. 14

Приложения…………. ………………….. ……. …………. ……………..... 15  

Курсовая работа предусматривает выполнение трех заданий.

Задание 1

Выполнить анализ линейного динамического звена на основе операционного усилителя (ОУ). Для заданной схемы необходимо:

1. Вывести передаточную функцию звена, считая ОУ идеальным.

2. Рассчитать и построить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) звена.

3. На основании полученных результатов сделать вывод о характере динамического звена.

4. Определить погрешность, вызванную напряжением смещения ОУ.

5. Определить величину сопротивлений резисторов, обеспечивающую минимум влияния входных токов ОУ.

Рис 1

Задание 2 Вариант 36

Выполнить синтез логической функции, заданной таблицей истинности. Для заданной таблицы необходимо: 1. Выполнить минимизацию логической функции с помощью карты Карно. 2. Реализовать функцию в базисах И-НЕ, ИЛИ-НЕ, а также при помощи мультиплексора.

Задание 3

Разработать устройство, выполняющее заданную функцию формирования или преобразования сигнала.

Ограничитель входного аналогового сигнала на уровне ±U. Величина Uзадается управляющим сигналом.

Исходные данные: R1=36 кОм С1=2. 7нФ С2=6. 8 нФ

В полученной системе уравнений избавляемся от делителей в правой части

Из третьего уравнения U3=2/3U4, выражаем из второго уравнения U2, и из первого U1

Подставляем в первое уравнение

Находим отсюда передаточную функцию и представляем ее в виде отношения двух полиномов:

 Находим выражение для АЧХ и строим график. Заменяем в передаточной функции p на jω:

Запишем выражение для АЧХ как модуль комплексного коэффициента передачи:

Для построения графика K(f) заменяем ω на 2π f:

Подставляем числовые данные:

Построим график АЧХ (на рисунке 3 приведен график, построенный в программе Mathcad).

Рисунок 3 - АЧХ

4. Определяем погрешность, вызванную напряжением смещения. После исключения конденсаторов схема принимает вид, показанный на рисунке 4. В этой схеме на неинвертирующем входе ОУ напряжение Uсм.

Рисунок 4 – Схема установившегося режима, при рассмотрении которого емкости следует исключить.

В этой схеме на инвертирующем входе ОУ напряжениеU_см. Тогда

Uп =6*Ucm

5. Определим значение резистора R, обеспечивающее компенсацию погрешности от входных токов ОУ. Для решения используем схему, представленную в п. 4. Учитываем, что выход ОУ при определении эквивалентных сопротивлений равносилен заземлению, так как выходное сопротивление идеального ОУ равно нуля. Поэтому резисторы R и 2Rсоединены параллельно.

Задание 2

Заданная таблица истинности Заполняем карту Карно:

Выбираем наиболее экономичный вариант покрытия единиц. Используя следующие прямоугольники:

Клетки 1 и 5 – конъюнкция х0х1

Клетки 6, 2, 14, 10 – конъюнкция

Клетки 12, 8, 14, 10 – конъюнкция

Запишем МДНФ:

Преобразуем МДНФ для реализации в базисе И-НЕ:

Преобразуем МДНФ для реализации в базисе ИЛИ-НЕ:

Реализация логической функции:

а) Базисом И-НЕ                              б) Базисом ИЛИ-НЕ

Рис а

Рис. б

в) Мультиплексором

Исходные данные:

     Разработать схему Ограничитель входного аналогового сигнала на уровне ±U. Величина Uзадается управляющим сигналом.

Определим принцип работы устройства.

Ограничителями называются функциональные преобразователи, у которых выходное напряжение в некотором диапазоне совпадает с входным, а при выходе за границы диапазона, называемые уровнями ограничения, остаются неизменными. Основными требованиями, предъявляемыми к ограничителям, являются стабильность положения точки излома передаточной характеристики и стабильность уровней ограничения.

Схемы ограничителей на базе ОУ весьма разнообразны. Однако все они основаны на едином принципе – введении нелинейных элементов (диодов, транзисторов или стабилитронов) в цепь обратной связи.

Эту задачу позволяет решить простая схема ограничителя на операционных усилителях (ОУ), изображенная на Рисунке 7

Рисунок 7

Максимально допустимое входное напряжение приложено к неинвертирующему входу U1, а на инвертирующий вход через малосигнальный диод D1 подается напряжение обратной связи. Для задания порогового уровня ограничения может использоваться опорное напряжение Uогр. Когда входное напряжение ниже опорного, напряжение на выходе U1 близко к положительной шине питания, и диод D1 закрыт, поэтому входной сигнал проходит без изменений.

Если напряжение на входе превысит напряжение ограничения, полярность выходного напряжения ОУ изменится, и через диод D1 замкнется петля обратной связи. В результате усилитель эффективно превратится в повторитель напряжения ограничения с единичным усилением. Резистор R1 ограничивает выходной ток ОУ. Второй ОУ (U2) выполняет функцию ограничителя снизу. На его неинвертирующий вход подается инвертированное через инвертор U3 напряжение ограниченияUогр.

Эта схема, хоть и очень простая по концепции, предъявляет особые требования к операционным усилителям. Во-первых, в большинстве современных ОУ для защиты от больших дифференциальных напряжений на входах включены встречные диоды, которые могут стать быть причиной повреждения микросхемы или сдвигов в напряжении смещения нуля. Из-за этих диодов в рассматриваемой схеме выходной сигнал не сможет подняться выше уровня, отстоящего от напряжения положительной шины питания на величину прямого падения на диоде, и не сможет опуститься ниже напряжения на открытом диоде.

Чтобы понять, есть ли в данном операционном усилителе эти диоды, нужно провести определенную розыскную работу. В справочных данных на одни компоненты входные диоды показаны, на другие – нет, хотя на самом деле они могут быть. Надежным признаком наличия диодов является ограничение входного тока несколькими миллиамперами в разделе Абсолютные предельные значения (AbsoluteMaximumRatings).

Кроме того, выход ОУ должен переходить из «неограниченного» в «ограниченное» состояние за минимально возможное время, чтобы обрезать быстро нарастающие сигналы, не допуская возникновения потенциально опасных выбросов. Помимо этого, операционный усилитель должен иметь rail-to-rail выходы и выход, чтобы он мог работать с напряжениями, близкими к напряжениям источников питания.

Этим целям служит семейство операционных усилителей LT6015, включающее в себя сдвоенную версию LT6016 и счетверенную LT6017. Поскольку диодов на входах нет, на них можно подавать очень большие дифференциальные напряжения, которые не будут накладывать ограничения на любые практические приложения, использующие АЦП. Используя высокие дифференциальные входные напряжения, можно создавать ограничители и другие нелинейные схемы. Более того, входное напряжение может быть на 80 В выше или на 25 В ниже напряжения шины V–, что позволяет безопасно подавать на входы сигналы, которые повредили бы другие микросхемы.

Еще одной уникальной особенностью LT6015 является ее способность работать при разности между V+ и V–, достигающей 60 В, что дает возможность использовать схему для ограничения напряжений, более высоких, чем напряжения питания подавляющего большинства ОУ. Скорость нарастания 0. 75 В/мкс позволяет ограничивать достаточно быстро нарастающие сигналы. Низкое напряжение смещения с типовым значением

Еще одним ограничением схемы является то, что ее выходное сопротивление определяется резистором R1, сопротивление которого должно составлять хотя бы несколько сотен ом, чтобы ограничивать выходной ток ОУ. В связи с тем, что для некоторых АЦП требуются источники сигнала с низким выходным сопротивлением, может потребоваться буферный усилитель U4. Воспользовавшись счетверенной версией LT6017, все необходимые функции можно реализовать с помощью одной микросхемы. Диод выберем Кремниевый 1N4148т. кон обладает следующими параметрами: прямой ток – не менее 150мА, обратное напряжение 100В и высокая скорость переключения – не более 4 нс.

Рисунок 8 иллюстрирует работу микросхемы LT6015 при питании от источников ±15 В, ограничивающей входной сигнал с размахом 7 В пик-пик и частотой 1 кГц диапазоном +-4В

Рисунок 8