Рисунок 2.1
Изучив принцип работы различных типов АЦП, было решено использовать АЦП последовательного типа поразрядного уравновешивания. Эти преобразователи имеют замкнутую структуру, их алгоритм, основанный на методе взвешивания, сводится к последовательному выполнению операций деления входного напряжения на эталонное напряжение старшего разряда, затем полученного остатка на эталонное напряжение следующего разряда и т.д.
Для двоичного кода i-й такт преобразования состоит в определении разрядного коэффициента кода ai, удовлетворяющего соотношению:
.
Реализация алгоритма последовательной аппроксимации (приближения) выполняется схемой, приведенной на рис. 2.1.
Более подробно работа данного АЦП рассматривалась в разделе 1.
ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ
В схеме представленной на рисунке 2.1 используется следующая элементная база.
Регистр последовательных приближений К155ИР17:
С помощью регистра последовательных приближений (РПП) К155ИР17 реализуются режимы: полного цикла преобразования, короткого цикла для малоразрядных АЦП, непрерывного преобразования, одноразового преобразования (так называемое старт-стопное). Варианты кодирования могут быть различными, а для расширения логических функций можно работать как с напряжением высокого, так и с напряжением низкого активного уровня. Регистр К155ИР17 можно использовать и не по прямому назначению, а как кольцевой счетчик или преобразователь последовательного кода в параллельный.
Назначение выводов: 1 - асинхронный вход разрешения; 2 - выход последовательных данных; 3 - выход завершения преобразования; 4 -9, 16 - 21 - цифровые выходы; 10, 22 - свободные; 11 - последовательный вход ввода информации; 12 - общий; 13 - вход тактовый; 14 - вход стартовый; 24 - напряжение питания (5В).
Компаратор напряжения К597СА2:
Этот компаратор предназначен для управлениями схемами ТТЛ или ТТЛШ и имеет парафазный выходной каскад и схему запоминания предыдущего состояния.
Цифро-аналоговый преобразователь К1108ПА2:
Рисунок 3.1
В состав схемы входят: восьмиразрядный преобразователь код - ток; входной регистр для хранения данных; выходной операционный усилитель; источник опорного напряжения; схема управления регистром; схемы согласования и режимов работы ЦАП.
Назначение выводов: 1 - выбор кристалла; 2 - цифровая земля; 4 - аналоговая земля; 5 - коррекция ОУ; 6 - смещение нуля; 7 - выход; 8 - источник напряжения Uп1 (5В); 9 - источник напряжения Uп2 (6В); 10 - 17 - цифровые входы; 18 - запись; 3 - не используется.
На базе выбранных элементов и функциональной схемы (рис. 2.1) разработана электрическая принципиальная схема представленная в приложении А.
Рисунок 3.2
Рисунок 3.3
Работает устройство следующим образом: когда на вход S DD1 (пуск) поступает напряжение низкого уровня, содержимое регистра сбрасывается на нуль за первый период тактовой последовательности, начинается цикл работы регистра. Когда преобразование завершено, на выходе QCC появляется напряжение низкого уровня. Как результат полного цикла работы регистра поданная на вход DI кодовая последовательность (снимаемая с компаратора), появляется в параллельном коде на выходах Q0 - Q7 DD1(этот байт теперь накоплен в регистре). Со сдвигом на один такт эту же последовательность в процессе заполнения регистра можно было наблюдать на выходе D0.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе данного курсового проектирования была разработана электрическая принципиальная схема аналого-цифрового преобразователя для ввода сигнала ЭКГ в цифровую систему. Были рассмотрены различные виды построения АЦП.
В итоге согласно заданным требованиям выбрано наиболее подходящая схема восьмиразрядного АЦП последовательного типа поразрядового уравновешивания. Устройство работает от двух источников питания 5В и -6В. Позволяет преобразовывать входное напряжение от 0 до 2.5В в цифровой параллельный и последовательный код. Число разрядов двоичного кода - 8. Уровни - ТТЛ.