Разработка и расчет компаратора

Разработка и расчет преобразователя ток-напряжение.

При облучении фотодиода потоком света мощностью 2.697 мВт фотодиод выдает ток 1.6232 мА на нагрузку 2 кОм.

Напряжение, выделяемое на нагрузочном резисторе

U=2*1.6232=3.2464 В.

Выходное сопротивление фотодиода 2кОм.

Применим классическую схему усилителя с сопротивлением в цепи обратной связи.

Примем сопротивление обратной связи

, тогда U_max=2*1.6232=3.2464 В.

U_min=2*5*10^-9=10^-8 В.

Преобразователь ток-напряжение показан на рис. 7

R2

I2

-5 В VD

U1

I_фд1

R3 DA

Рис. 7

Графики изменения напряжения на преобразователе ток-напряжение показаны на рис.8:

U_1, В

3,2464

Х(мкм)

1,6232

U_2, В

3.2464

Х(мкм)

1.6232

Рис.8

На входе компаратора присутствуют импульсы треугольной формы, поэтому примем уровень его срабатывания по уровню половинного напряжения, тогда на выходе его будут импульсы прямоугольной формы, что необходимо для работы логических микросхем.

Uсраб= , где 0,1 В-помеха.

Uотн= =1,5232; Uпомехи=50 мВ, Rн=4 кОм, Rндоп=2 кОм;

Еп=±10 В.

Определим сопротивление R2.

Для сопротивлений должно выполняться следующее неравенство:

R2/Rн≥Rндоп+Rн*Rндоп, откуда получим

R2≥ Пусть R2=6 кОм.

Запишем уравнения для напряжений:

е _д=Uвх⁺- Uвх^-=0; Uсраб= Uвх⁺⁺; Uотп= Uвх^+-;

Uвх⁺⁺= ;

Uвх^-+= ;

Тогда, Uсраб-Uотп= Uвх⁺⁺- Uвх^+-= => Uсраб-Uотп= =0,1, или

Получим 20R1=0,1R1+0,6=> 19,9R1=0,6=>R1=0,03 кОм.

Определим Есм.

Uсраб= Uвх⁺⁺= + 1,7232 => =1.7232 => => Eсм=1,681

Определим R3 из равенства проводимостей по инвертирующему и неинвертирующему входам:

1/R3=1/R1+1/(R2+Rн), или 1/R3=1/0,03+1/(6+4). R3=0.0299 кОм

Компаратор показан на рис. 9

Графики изменения напряжения на компараторе показаны на рис. 10

Х,мкм

Х, мкм

Uк1,В

Uк2, В

Рис.10

Будем реализовывать счет на основании следующих выражений:

Движение вверх: +X:

U̅к2*Uк1 +Uк1*Uк2 +Uк2*Uк1 +U̅к1*Uк2

Движение вних: -x:

U̅к1*Uк2 +Uк2*Uк1 +Uк1*Uк2 +U̅к2*Uк1

Графики изменения Uк1 и Uk2 показаны на рис. 11

Х,мкм

Х, мкм

Uk1

Uk2  

Рис. 11

Схема реализации счета представлена на рис. 12

Рис. 12

9.Реализация индикации.

Индикация реализуется по схеме, показанной на рис. 13

Рис.13

Выводы по работе.

В процессе работы была разработана принципиальная схема, рассчитаны источники излучения(светодиоды), опорная решетка, маска, фотодиоды, усилители, блок выделения направления,преобразователь ток-напряжение, компаратор, реверсивный, двоичный и двоично-десятичный счетчики, реализована визуализация результатов на цифровых индикаторах.

В результате получили инкрементный преобразователь малых линейных виброперемещений, у которого диапазон возможных перемещений от 0 до 16 мм, с погрешностью преобразования 0,1%.

Список используемой литературы

1. Справочник С.Т.Хвощ, Н.Н.Варлинский, Е.А.Попов; Под общ. ред. С.Т.Хвоща. - Л.: Машиностроение, 1987 год

2. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. Под ред. С.В.Якубовского, М.-1985

3. www.omsketalon.ru

4. http://otherreferats.allbest.ru/radio/00130592_0.html

Дата добавления: 2015-06-04