Для того, чтобы грамотно сформулировать технические требования к блокам проектируемого устройства, необходимо предварительно ознакомиться с их принципом действия и схемотехническими особенностями построения по литературе [2, 3] и конспекту лекций по курсу "Аналоговая схемотехника". В противном случае может оказаться, что будут заданы требования, выполнение которых встретит серьезные трудности.
Расчет технических требований следует производить в обратном порядке прохождения аналогового сигнала, т.е. мысленно перемещаясь от АЦП к датчику информации.
Известны [2, 3] устройства выборки-хранения, принцип действия которых основан на заряде емкости через ключ в течение интервала tв выборки и хранения накопленного значения в течение txp после отключения ключа (см. рис.3). В качестве ключа используют как биполярные, так и полевые транзисторы. Однако ключи на полевых транзисторах обладают лучшими характеристиками, поэтому их применение предпочтительней.
Основными техническими характеристиками УВХ являются:
1. Коэффициент передачи в момент окончания выборки
2.Максимальные значения входного 
и выходного 
напряжений.
3.Входное 
и выходное 
сопротивления по аналоговому сигналу.
4.Относительные ошибки выборки 
и хранения 
5.Форма и параметры сигнала на управляющем входе УВХ.
6.Напряжение источников питания УВХ.
Так как существует большая неопределенность выбора указанных параметров УВХ, то их нужно задать, используя практический опыт построения подобных устройств и инженерную интуицию. Это очень ответственный этап проектирования, однако излишним опасениям здесь не место. Следует помнить, что в случае невозможности реализации УВХ с заданными наперед характеристиками, возможен этап коррекции технического задания. Это, собственно, обычный (стандартный) путь решения инженерных и исследовательских задач.
В первую очередь можно задаться
Кувх=1
и найти максимальное значение напряжения входного аналогового сигнала:
Зная, что современные методы построения УВХ дают возможность реализации относительных ошибок 
и 
до 10-4 и ниже, можно установить требования к допустимой погрешности:
Ориентируясь на выполнение аналогового тракта на операционных усилителях (ОУ), задаются стандартной величиной напряжения источников питания:
ЕИ1 = +15 В;
ЕИ2 = -15 В.
Как известно, в схемах на ОУ достаточно легко реализуются большое входное сопротивление (до единиц мом) и малое выходное сопротивление (менее десятков - сотен ом), поэтому устанавливаем требования:
Длительность импульсов управления и период их следования оговорены в техническом задании на РГР. Подлежит определению величина времени хранения:
tхр = Т – tв
и амплитудные значения импульса и впадины на управляющем входе УВХ.
При реализации управляющего тракта полностью на ОУ рекомендуется выбрать: 
с последующим уточнением этих данных при расчете принципиальных схем.
При реализации блоков оправляющего тракта на транзисторах либо логических элементах можно брать: 
Основной характеристикой функционального преобразователя является зависимость выходного напряжения 
от входного 
:
Если зависимость ЭДС датчика задана аналитическим выражением, например, e c = 0,4 l 2, то искомая зависимость определяется как обратная функция
где Кфп - постоянная преобразователя. Кфп определяется следующим образом. Из п. 4.2.1- известно, что
В соответствии с выводами п. 4.1.4
Отсюда
(1)
и, соответственно,
(2)
Постановка выражения (2) в (1) позволяет получить аналитическое выражение передаточной характеристики преобразователя
(3)
В зависимости (3) нужно построить график 
(рис.5), аппроксимировать кривую ломаной и определить графическим путем координаты точек излома 
; 
,
где j= 1, 2, 3, 4, 5, …n и требуемые коэффициенты усиления на участках по формуле
Рисунок 5 - аппроксимация кривой ломаной
При аппроксимации следует учитывать, что минимальное значение входного сигнала определяется как
где D - динамический диапазон, дБ (он оговорен в задании на РГР).
Если зависимость ЭДС датчика от измеряемой величины задана графической зависимостью, то передаточную характеристику функционального преобразователя находят путем построений. Для этого рекомендуется построить на листе миллиметровой бумаги в увеличенном масштабе график ес = f (l) (рис.6), выделить на нем точки I и 5, соответствующие минимальной и максимальной ЭДС датчика и провести через точку 5 и начало координат ось симметрии.
Рисунок 6 – Определение передаточной характеристики функционального преобразователя
Затем необходимо построить симметричную относительно оси кривую, которая и будет искомой передаточной функцией функционального преобразователя.
Выполнив указанные построения, приступают к определению масштабов по осям 
и 
, которые совмещены с осями e и ec.
Масштабирование основывается на том, что
После нахождения масштабов по осям аппроксимируют зависимость 
отрезками, находят координаты точек излома и требуемые коэффициенты усиления, как уже указывалось выше.
Требования к величине выходного сопротивления 
функционального преобразователя устанавливаются входным сопротивлением нагрузки, т.е. входным сопротивлением 
УВХ:
Входное сопротивление функционального преобразователя можно задать ориентировочно в пределах:
,
учитывая, что в последующем большие значения 
потребу-
ют применения ОУ с малым значением входных токов.
Основными характеристиками и параметрами фильтра нижних частот являются:
1. Верхняя граничная частота 
.
2. Неравномерность АЧХ в полосе пропускания.
3. Скорость спада частотной характеристики на переходном участке АЧХ.
4. Коэффициент передачи 
по напряжению в полосе пропускания.
5. Входное 
и выходное 
сопротивления.
6. Напряжение источников питания.
В задании на проектирование не оговорены требования по неравномерности АЧХ и скорости спада, поэтому их выбор дается на* усмотрение разработчика.
При использовании фильтров Баттерворта неравномерность АЧХ в полосе прозрачности задавать не требуется, так как она получается минимальной.
Скорость спада можно выбрать порядка 12 дБ/октаву (40 дБ/дек).
Фильтры Баттерворта, выполненные на ОУ, имеют 
= (1,35 ÷ 1,5) [2]. Отсюда можно определить требования к максимальной величине входного напряжения:
Входное и выходное сопротивления выбираются из условия
= (10-1000) кОм;
= (0,1-0,01) 
;
Напряжение источников питания желательно выбрать одинаковым для всех функциональных блоков. Согласующий усилитель является одним из ответственных узлов аналогового тракта. Он выполняет основное усиление сигнала, подавляет синфазную помеху, обеспечивает согласование с датчиком и регулировку выходного напряжения. Согласующий усилитель должен обладать номинальным коэффициентом усиления разностного сигнала не менее чем
Этот коэффициент усиления изменяется в пределах ± 10 дБ:
Коэффициент ослабления синфазной помехи у него должен быть не менее чем:
Входное сопротивление 
необходимо выбрать таким образом, чтобы оно обеспечивало возможность смены датчиков:
,
где 
- среднее значение выходного сопротивления датчика, Ом; 
-диапазон изменения выходного сопротивления датчика, Ом; D - динамический диапазон изменения выходного сигнала датчика, дБ. Выходное сопротивление согласующего усилителя:
Требования к числу источников питания и их выходному напряжению выбираются на общих основаниях.
Выбор и обоснование структурной схемы управляющего тракта.
Задачей управляющего тракта является создание двух синхронизированных с выходным сигналом задающего генератора последовательностей импульсов для управления УВХ и АЦП, Одна часть параметров этих периодических сигналов оговорена в задании на проектирование (длительности импульсов выборки tв и пуска АЦП 
, их период следования T), а другая получена в результате проектирования аналогового тракта (амплитуды импульсов).
В качестве задающего генератора в соответствии с заданием должен использоваться либо генератор синусоидальных колебаний, либо генератор прямоугольных импульсов.
Проанализируем случай с генератором синусоидальных колебаний.
Использовать непосредственно для управления, например УВХ, выходное напряжение генератора нельзя из-за его синусоидальной формы и несоответствия длительности полуволны и длительности импульса управления УВХ,
Импульсы управления УВХ должны иметь прямоугольную форму и требуемую длительность tв, причем tв <0.5T.
Следовательно, необходимо включить в состав управляющего тракта формирователь импульсов выборки (ФИВ), параметры выходного сигнала которого обеспечивали бы работу по управляющему входу УВХ, например заторможенный мультивибратор.
Непосредственный запуск ФИВ осуществить напряжением формы трудно. В этой связи требуется сформировать короткие пусковые импульсы из сигнала задающего генератора. Реализовать это можно при помощи ограничителя (или усилителя-ограничителя) и дифференцирующей RC -цепочки.
В соответствии с техническими требованиями на РГР пуск на АЦП должен происходить спустя время tзад после окончания импульса выборки. Осуществить задержку можно различными способами. Один из них - при помощи заторможенного мультивибратора, генерирующего импульс длительностью, равной требуемой задержке tзад в момент окончания импульса выборки.
И, наконец, в состав управляющего тракта необходимо ввести формирователь импульсов пуска (ФИП) АЦП, запуск которого осуществляется по срезу импульса заторможенного мультивибратора задержки (ЗМЗ).
Структурная схема управляющего тракта приведена на рис.7. Здесь же даны временные диаграммы, поясняющие ее работу.
Расчет технических требований к функциональным узлам управляющего тракта рекомендуется производить по методике, изложенной в разд.4 настоящих методических указаний. При этом следует предварительно проработать вопросы схемной реализации блоков и оценить возможность осуществления предъявляемых требований к формам и параметрам сигналов при исполнении на транзисторах, операционных усилителях либо логических элементах.
Рисунок 7 – Структурная схема управляющего тракта