Аналоговый преобразователь сигнала: курсовая работа

Аналоговая обработка сигналов сохраняет свою актуальность в системах автоматизации и управления, несмотря на широкое распространение цифровых методов. Это обусловлено необходимостью работы с непрерывными физическими величинами (ток, напряжение, давление, температура), высоким быстродействием аналоговых устройств и отсутствием погрешностей квантования. Одной из ключевых операций аналоговой обработки является перемножение двух сигналов, которое лежит в основе таких функций, как модуляция, детектирование, автоматическая регулировка усиления, вычисление активной мощности, перемножение частот и корреляционный анализ.

ВВЕДЕНИЕ 1

1. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА 4

1.1. Обоснование выбора структуры перемножителя аналоговых сигналов 4

1.2. Функциональная схема (графическая часть) 6

1.3. Состав обязательных компонентов 8

1.4. Описание принципа действия по функциональной схеме 10

2. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ 13

2.1. Выбор элементной базы 13

2.2. Схема электрическая принципиальная (в соответствии с ГОСТ 2.701-2008) 15

2.3. Перечень элементов (по ГОСТ) 16

2.4. Описание работы по принципиальной схеме 18

3. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 22

3.1. Передаточная функция аналогового перемножителя 22

3.2. Выбор номиналов элементов схемы 23

3.3. Определение параметров, наиболее сильно влияющих на выходной сигнал 27

3.4. Моделирование в выбранной среде (MATLAB/Simulink) 28

3.5. Моделирование устройства в среде схемотехмического симулятора (Proteus / Multisim) 38

4. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ УСТРОЙСТВА 45

4.1. Основные источники погрешности 45

4.2. Количественная оценка погрешности 47

4.3. Факторы, влияющие на точность работы 50

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОРПУСА И ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ 52

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 62

1. ГОСТ 7.32-2017. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчёт о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления. – М.: Стандартинформ, 2017.

2. ГОСТ 2.701-2008. Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. – М.: Стандартинформ, 2009.

3. ГОСТ 2.710-81. ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах. – М.: Издательство стандартов, 1981.

4. ГОСТ 2.109-73. ЕСКД. Основные требования к чертежам. – М.: Стандартинформ, 2007.

5. Analog Devices. AD633 – Low Cost Analog Multiplier. Data Sheet (Rev. K). – Analog Devices, Inc., 2015. – 12 p.

6. Texas Instruments. TL07xx Low-Noise JFET-Input Operational Amplifiers. Data Sheet (Rev. S). – Texas Instruments, 2020. – 54 p.

7. Texas Instruments. LM78xx Series Three-Terminal Positive Regulators. Data Sheet (Rev. N). – Texas Instruments, 2016. – 30 p.

8. Texas Instruments. LM79xx Series Three-Terminal Negative Regulators. Data Sheet (Rev. K). – Texas Instruments, 2017. – 24 p.

9. Microchip Technology. ATmega328P – 8-bit AVR Microcontroller with 32KBytes In-System Programmable Flash. Data Sheet (Rev. D). – Microchip, 2016. – 294 p.

10. FTDI Chip. FT232R – USB UART IC. Data Sheet (Version 2.13). – Future Technology Devices International Ltd., 2017. – 48 p.

11. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 2 т. – М.: Мир, 2021. – 704 с. (русский перевод).

12. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. – М.: ДМК Пресс, 2018. – 1784 с.

13. Раушер К., Йанссен Ф., Минихольд Р. Основы аналоговой схемотехники / пер. с нем. – М.: Техносфера, 2020. – 720 с.

14. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых электронных устройств. – М.: Додэка-XXI, 2019. – 528 с.

15. Компания АСКОН. КОМПАС-3D V21. Руководство пользователя. – М.: АСКОН, 2023. – 1200 с. [Электронный ресурс].

16. Altium Limited. Altium Designer 22. User Manual. – San Diego: Altium Inc., 2022. – 1800 p. [Electronic resource].

17. Мэттьюз Дж.Г., Финк К.Д. Численные методы. Использование MATLAB. – М.: Вильямс, 2020. – 704 с.

18. Дьяконов В.П. MATLAB 2020/2021. Анализ данных, моделирование и имитация. – М.: СОЛОН-Пресс, 2021. – 560 с.

19. Справочник по электрическим конденсаторам. Под ред. И.И. Четверткова. – М.: Радио и связь, 2018. – 336 с.

20. Резисторы: справочник. Под ред. Ю.В. Блинова. – СПб.: Наука и техника, 2019. – 400 с.