Модуль ввода/вывода аналоговых, дискретных и цифровых сигналов

 

-по результатам  расчёта выбирается нагрузочный  резистор R1:

МЛТ 0,125- 8,2 кОм  ± 5%.

Для перехода транзистора  V₂ в режим насыщения необходимо, чтобы U_Б2=1В при I_Б2=1,5 мА.

 

 

 

 

Силу тока I2 находим по формуле:

 

I₂=I₁∙β=0,2∙50=10 мА,

 

где β — коэффициент передачи транзистора V₁.

Расчет резистора R22:

- сопротивление резистора  R22 по закону Ома:

 

 

 

- по стандартному ряду  Е24 выбирается ближайший резистор: R22=120 Ом;

- мощность, выделяемая на  резисторе:

 

P_R22=(I₂-I_Б2)²∙R45=8,5∙10^-6∙120=1,02∙10^-3Вт;

-по результатам расчёта  выбирается нагрузочный резистор R22:

МЛТ 0,125- 120Ом ± 5%.

Расчет резистора R23:

- сопротивление резистора  R23по закону Ома:

 

 

 

- по стандартному ряду Е24 выбирается ближайший резистор: R23=3,3кОм;

- мощность, выделяемая на  резисторе:

P_R23=I₂²∙R46=10^-4∙3,3∙10³=0,33∙10^-3Вт;

-по результатам расчёта  выбирается нагрузочный резистор R23:

МЛТ 0,125- 3,3 кОм ± 5%.

 

 

 

3.5 Расчет  фильтра питающего напряжения

аналоговый  дискретный резистор генератор

Разработав модуль, мы должны обеспечить его питание. Расчет фильтра  ведется по низкой частоте и высокой. Расчет фильтра по низкой частоте  сводится к расчету промышленной частоты равной 50 Гц. Расчет фильтра по высокой частоте обычно производится к расчету для частоты равной 20 кГц.

Расчет ёмкости производится исходя из того, что сопротивление  конденсатора должно быть больше сопротивления  схемы, минимум в пять раз.

Цифровое питание (Vcc)

Расчет конденсаторов для низкой частоты

Расчет конденсатора С1:

- напряжение питания U_cc=5 В, общий потребляемый цифровой ток (I_ИД4=7 мА, I_ИР23=31 мА,I_ИР38=29 мА,I_АП4=26 мА, I_ТМ8=14 мА,I_ЛН1=4,2 мА, I_ИЕ7=22 мА, I_ЛА3=3 мА, I_КП13П=10 мА)

I=7+2∙31+29+3∙26+14+5∙4,2+3∙22+3+12∙10=400мА;

- определим сопротивление  R по закону Ома:

 

 Ом;

 

- вычисляем С₁ исходя из уравнения резонанса:

 

, где , Гц;

мкФ;

 

- по стандартному ряду  Е24 выбирается ближайший конденсатор:  С1=51мкФ;

- по полученным характеристикам  подбираем конденсатор К50-9-5В-51 мкФ±5%.

Расчет конденсатора С37:

- входное напряжениеU_ВХ=24 В, общий потребляемый цифровой ток (I_ЛП6Р=10 мА)

I=3∙10=30мА [10];

- определим сопротивление  R по закону Ома:

 

 Ом;

 

- вычисляем С₃₇ исходя из уравнения резонанса:

, где , Гц;

мкФ;

 

- по стандартному ряду  Е24 выбирается ближайший конденсатор:  С=820нФ;

- по полученным характеристикам  подбираем конденсатор К50-9-5В-0,82 мкФ±5%.

Расчет конденсаторов  для высокой частоты

Определим значения конденсаторов  С₆..С₃₆ для каждой микросхемы:

- сопротивление по закону Ома:

 

 Ом,

нФ,

 

где , кГц;

-  по стандартному ряду  Е24 выбирается ближайший конденсатор:  С=130нФ;

• по полученным значениям подберем марку конденсатора К10-17-П33-25В-130 нФ±5%.

 

 

 

 

 

 

Определим значения конденсаторов  С₃₈..С₄₀ для каждой микросхемы:

- сопротивление по закону  Ома:

 

 Ом,

нФ,

где , кГц;

- по стандартному ряду  Е24 выбирается ближайший конденсатор:  С=1нФ;

- по полученным значениям  подберем марку конденсатора  К10-17-П33-25В-1 нФ±5%.

Аналоговое питание (+28)

Расчет конденсаторов для низкой частоты

Определим значения конденсаторов  С₂..С₅ для каждой микросхемы:

- напряжение питания U=5 В;

- общий потребляемый аналоговый  ток I=20мА;

- определим сопротивление  R по закону Ома:

 

Ом;

 

- вычисляем С исходя  из уравнения резонанса:

 

,

 

где , Гц,

 

нФ;

 

- по стандартному ряду  Е24 выбирается ближайший конденсатор:  С=2,4нФ;

- по полученным значениям  подберем марку конденсаторов  К50-9-5В-25В-2,4нФ±5%.

Определим значения конденсатора С₄₂:

- напряжение питания U=36 В;

- общий потребляемый аналоговый ток I=20мА;

- определим сопротивление  R по закону Ома:

 

Ом;

 

- вычисляем С исходя  из уравнения резонанса:

 

, где , Гц,

нФ;

 

- по стандартному ряду  Е24 выбирается ближайший конденсатор:  С=0,33нФ;

- по полученным значениям  подберем марку конденсаторов К50-9-5В-25В-0,33нФ±5%.

Определим значения конденсатора С₄₃:

- напряжение питания U=72 В;

- общий потребляемый аналоговый  ток I=12∙0,3=3,6А;

- определим сопротивление  R по закону Ома:

 

Ом;

 

- вычисляем  С43 исходя из уравнения резонанса:

 

,

где , Гц,

 

нФ;

 

- по стандартному ряду  Е24 выбирается ближайший конденсатор:  С43=33нФ;

- по полученным значениям  подберем марку конденсаторов  К50-9-5В-25В-33нФ±5%.

Расчет конденсаторов  для высокой частоты

Определим значения конденсатора С₄₁:

 

,

 

где , кГц,

 

нФ;

 

- по стандартному ряду  Е24 выбирается ближайший конденсатор:  С41=0,91нФ;

- по полученным характеристикам  подбираем конденсатор К10-17-П33-0,91нФ±5%.

Определим значения конденсаторов  С₄₄..С₅₅:

 

,

 

где , кГц,

 

нФ;

 

- по стандартному ряду Е24 выбирается ближайший конденсатор: С=0,82пФ;

- по полученным характеристикам  подбираем конденсатор К10-17-П33-0,91нФ±5%.

Определим значения конденсаторов  С₅₆..С₅₉:

 

, где , кГц,

нФ;

 

- по стандартному ряду  Е24 выбирается ближайший конденсатор: С=0,062нФ;

- по полученным характеристикам  подбираем конденсатор К10-17-П33-0,062нФ±5%.

 

 

 

3. Моделирование системы ввода/вывода

 

 

Рис.4. Схема  подключения выходных и входного регистров аналога КР1533ИР23.

 

 

Таблица 2.Таблица  истинности для выходных регистров

Исходный код																Полученный  код
1C	2C	A	B	1D1	2D1	3D1	4D1	5D1	6D1	7D1	8D1	1D2	2D2	3D2	4D2	1Q1	2Q1	3Q1	4Q1	5Q1	6Q1	7Q1	8Q1	1Q2	2Q2	3Q2	4Q2
1	0	0	0	1	1	0	1	0	0	0	0	1	0	1	0	1	1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0
1	0	0	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	0	0	0	0
1	1	0	0	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	0	0	0
1	1	0	0	0	0	0	1	1	1	0	0	0	1	1	1	0	0	0	1	1	1	0	0	0	0	0	0
1	1	1	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1	0	0	1	0	0	0	1	1	1	0	0	1	0	0	1
1	0	1	0	1	1	0	0	1	1	0	0	1	1	0	0	0	0	0	1	1	1	0	0	1	1	0	0
1	1	1	0	0	1	1	0	0	1	1	0	1	1	0	1	0	0	0	1	1	1	0	0	1	1	0	1
1	1	0	1	1	0	1	1	0	0	1	1	1	0	0	0	0	0	0	1	1	1	0	0	1	1	0	1
1	0	1	1	0	1	0	0	1	1	1	0	0	0	1	1	0	0	0	1	1	1	0	0	1	1	0	1
0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1	0	0	1	1	0	1

 

 

 

Рис.5. Схема  подключения 12-битного асинхронного счетчика из аналогов КР1533ИЕ7

 

 

Таблица 3. Таблица  истинности

IN	A	B	2C	CLR	QD3	QC3	QB3	QA3	QD2	QC2	QB2	QA2	QD1	QC1	QB1	QA1
*1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1
*2	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0
*3	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1
*4	1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
*5	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	1
*6	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
*7	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
*8	0	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
*9	1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	1
*10	1	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0

 

CLR – сброс счетчика на 0.

IN – количество импульсов.

На рис.4 изображено состояние  при подаче на вход IN124 импульсов при активном входе А на дешифраторе.

 

 

 

Заключение

 

В данной работе был спроектирован  модуль ввода/вывода аналоговых, дискретных и цифровых сигналов. Данный модуль предназначен для сбора данных со встроенных дискретных и аналоговых входов с последующей их передачей в сеть и управления встроенными дискретными вычислительными элементами, используемыми для подключения исполнительных механизмов с дискретным управлением, по сигналам из сети или в зависимости от состояния дискретных входов. В ходе курсового проектирования были изучены аналоговые схемы, цифровые микросхемы для их использования при проектировании систем управления, закреплены навыки проектирования цифровых устройств, а так же получены навыки по расчетам элементов схем.