С3: К22У-1 – 220 мкФ – 35В

       Рассчитываем  мощность, выделяемую на микросхеме DA3:

         (5.41)

       Мощность  P_DA3 не превышает предельного для выбранного типа микросхемы значения – 7(Вт).

       Выбор диодного моста VD3.

       Данный  диодный мост должен удовлетворять  следующим условиям:

       обратное  напряжение моста >

       средний выпрямленный ток моста >

       Выбираем  диодный мост типа КЦ405Е: обратное напряжение 100(В), средний выпрямленный ток 1(А). Очевидно, что условия выполняются:

   (5.42)

       5.4 Расчет источника питания на  –15(В)

       Определим максимальный ток нагрузки для источника питания  на      -15(В). Величина токов  ИС [10]:

• ток, потребляемый ОУ К574УД1А  7,5 мА

       Итого Σ=7,5 мА.

       Дано:  UH= –15(В) - требуемое напряжение нагрузки, IHmax=0,0075 (A) - максимальный ток нагрузки, UВХ=220(В) - входное напряжение блока питания, частота входного напряжения f=50(Гц) , допустимое отклонение питающего напряжения a=0,05, т.е. ±5%.

       Расчет  источника питания на -15(В) похож  на расчету источника питания  на +5(В).   

       Выбираем  микросхему стабилизатора DA4:

       Характеристики  данной микросхемы должны удовлетворять  следующим условиям

 (5.43)

                                                                                               (5.44)

       Выбираем  в качестве DA4 микросхему типа КР1162ЕН15А с параметрами, указанными в таблице 9:

       Таблица 9 Параметры микросхемы КР1162ЕН15А:

       Данная  микросхема удовлетворяет условиям (5.43) и (5.44).

       Рассчитываем  минимально необходимую величину постоянного  напряжения U_С4, которая требуется для работы DA4.

(В) (5.45)

       Таким образом, напряжение на конденсаторе С4 никогда не должно падать ниже уровня 20(В).

       Рассчитываем  емкость конденсатора С4

       Пусть ∆U_C4=1(B). Конденсатор C4 можно рассчитать по следующей формуле

                                                             (5.46)

       Формула справедлива только для двухтактной  схемы выпрямления.

                                            (5.47)

       При этом минимально необходимое амплитудное  значение напряжение на конденсаторе U_C3 составит:

           (5.48)

       Рассчитываем  минимальное амплитудное значение напряжения вторичной обмотки трансформатора T4:

(5.49)

       где U_VD4=1,4(В) - падение напряжения на диодном мосте VD4, оно рассчитывается как сумма падения напряжений на двух открытых диодах и равна 0,7·2=1,4(В).

       Рассчитываем  минимальное действующее значение на вторичной обмотке

                          (5.50)

       Рассчитываем  номинальное действующее значение напряжения на вторичной обмотке, т.е. при U_ВХ=220(В):

   (5.51)

       Выбор трансформатора T4.

       В данной схеме к трансформатору предъявляются  следующие требования:

 (5.52)

 (5.53)

       Выбираем  трансформатор T4 типа ТПК-2-24В со следующими характеристиками:

       Таблица 8  Параметры трансформатора ТПК-2-24В

         

       Для трансформатора выбранного типа условия (5.52) и (5.53)  выполняются.

       С учетом параметров выбранного трансформатора рассчитываем максимальное амплитудное  значение напряжения на конденсаторе С4:

  (5.54)

       Напряжение  U_{C4(ампл.)}^max не превышает 35(В) – максимально возможного входного напряжения стабилизатора DA4. Кроме того, зная точно U_{C4(ампл.)}^max, определяем тип конденсатора C4: выбираем электролитический конденсатор марки К50-22, максимальное напряжение 25(В), емкость 680(мкФ).

       С4: К50-22 – 680мкФ – 25В                                                                                                                                                                                                                                     

       Рассчитываем  мощность, выделяемую на микросхеме DA4:

             (5.55)

       Мощность  P_DA4 не превышает предельного для выбранного типа микросхемы значения – 5(Вт).

       Выбор диодного моста VD4.

       Данный  диодный мост должен удовлетворять  следующим условиям:

       обратное  напряжение моста >

       средний выпрямленный ток моста >

       Выбираем  диодный мост типа КЦ405Е: обратное напряжение 100(В), средний выпрямленный ток 1(А). Очевидно, что условия выполняются:

  (5.56)

 

6 Заключение

       В соответствии с  заданием на курсовое проектирование была разработана схема модуля аналогового вывода. При выполнении задания столкнулись с проблемой выбора наиболее подходящих устройств, задействованных в работе и их расчёта. Также сложность состояла в переводе ЦАП в биполярный режим работы.

       Из  литературы, которая использовалась при разработке курсового проекта, были рассмотрены различные отечественные  и иностранные аналоги ЦАП и ОУ и из них были подобраны те, которые удовлетворяли условиям курсового проекта. В дальнейшем, пользуясь справочной литературой, была разработана структурная схема преобразователя. Выделили главные элементы: ЦАП, параллельный регистр, операционный усилитель.

       По  готовой структурной схеме была разработана и рассчитана полная принципиальная схема, которая отвечает требованиям, поставленным в задании. Также была описана работа принципиальной схемы. Принципиальная схема модуля аналогового вывода включает в себя:  операционный усилитель ИС К574УД1А обеспечивающий усиление выходного сигнала; последовательный 10-ти разрядный ЦАП МАХ504 и дискретные элементы (резисторы, конденсаторы), для оптимизации работы ЦАП и ОУ, а так же для перевода ЦАП в биполярный режим работы.

       По  шине I2С в ЦАП поступает последовательный код и в нем преобразуется в напряжение, поступает в операционный усилитель и усиливается до требуемой величины.

       Для питания ОУ, был рассчитан блок питания с выходным напряжением +15 и -15В, для питания ЦАП +5В и -5В, также блок питания с выходным напряжением +5В для питания шины данных.

 

        7 Список использованной литературы

1. Федорков Б.Г., Телец В.А., Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение.- М.:"Энергоатомиздат",1990
2. Под общ. редакцией Н.Н.Горюнова, Полупроводниковые приборы: транзисторы. - М.:"Энергоиздат",1982.
3. Под общ. Редакцией С.В. Якубовского, Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник,- М.: Радио и связь, 1990.
4. Г. И. Волович, «Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств.» — М. : Додэка-XXI, 2005. — 528 с.
5. Под общ. редакцией И.И.Четверткова и В.Ф.Смирнова. «Справочник по электрическим конденсаторам.» -М.:"Радио и связь", 1983.
6. Хрулев А.К., Черепанов В.П. «Диоды и их зарубежные аналоги: Справочник.» В трех томах. Том 1. – М.:ИП Радиософт, 1998.
7. Шило В.Л. «Популярные цифровые микросхемы» – М.: Радио и связь, 1987г.
8. Интегральные микросхемы: Микросхемы для линейных источников питания и их применение. Издание второе, исправленное и дополненное. – М. ДОДЭКА, 1998г.
9. Расчет однополярного блока питания. [Электронный ресурс]: для студентов, аспирантов и преподавателей ФТФ. – Режим доступа: Компьютер. Сеть/
10. MAX504, MAX515. 5В, экономичные, последовательные 10-ти разрядные ЦАП напряжения [Электронный ресурс]. – Режим доступа:  http://sib.chipdoc.ru, свободный. – Загл. с экрана/
11. Операционный усилитель К574УД1А. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:  http://chipinfo.ru, свободный. – Загл. с экрана/
12. Популярно про I2C. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://Robo.com.ua. – Загл. с экрана/