>---

    Так як ФНЧ не підсилює сигнал, то частота  одиничного підсилення ОП повинна бути не менше максимальної частоти вхідного сигналу 6,3 кГц.

    У ролі ОП буде використовуватись мікросхема КР140УД6, яка є вітчизняною, має задовільну стабільність роботи, більші межі напруги керування, малий струм споживання. Її основні параметри [9,10]:

• напруга живлення – ;
• частота одиничного підсилення – ;
• коефіцієнт підсилення напруги - ;
• вхідний опір - ;
• швидкість наростання напруги – 12 В/мкс.

 
 

    4.3 Розрахунок аналогового суматора 

    Суматор виконує операцію віднімання вхідного сигналу і сигналу передбачення. Він складається з ОП, на входи якого подаються два сигнали.  

    Схема даного суматора зображена на рисунку 4.3 [11]. 

Рисунок 4.3 – Схема суматора 

    На  неінвертуючий вхід суматора подається  вхідний сигнал системи, а на інвертуючий  – сигнал передрікання. Таким чином  відбувається віднімання двох сигналів. Також є можливість попереднього підсилення сигналу, це можна використовувати  для максимального використання рівнів квантування АЦП.

    Визначимо підсилення, що необхідно зробити  для вхідного сигналу. Для цього визначається максимальна амплітуда вхідного сигналу: 

                                              (4.4) 

    де  k – пік-фактор вихідного сигналу(k=10);

        - потужність сигналу ( =120 мкВт);

        - опір на виході джерела ( ).

    Підставивши дані, отримаємо: 

    

(В). 

    По  отриманих даних можна зробити  висновок, що сигнал потребує підсилення: 

    

(рази). 
 

    Задамо  значення опору  , тоді опір буде становити: 

    

(Ом). 

    

(Ом). 

    Тому  резистори даного суматора можна  обрати типу С2-23:

     : С2-23-7,5 Ом-0,125 Вт 5%;

     : С2-23-330 Ом-0,125 Вт 5%;

     : С2-23-13 кОм-0,125 Вт 5%.

    ОП  обирається з таблиці 4.1. По заданих параметрах його можна обрати таким, як і у фільтрі Чебишева, тобто мікросхему КР140УД6. Її параметри задовольняють потреби схеми. 
 

    4.4 Вибір аналого-цифрового перетворювача 

    АЦП виконує основну частину роботи по перетворенню сигналу. Основними характеристиками АЦП є роздільна здатність, точність і швидкодія. Вибираючи АЦП, необхідно враховувати максимально потрібну  кількість розрядів - 9 розрядів. Так як АЦП з такою кількістю розрядів не існує, то можна вибрати АЦП з більшою кількістю розрядів.

    Початкові дані для вибору АЦП:

• кількість розрядів – 9;
• частота дискритизації – 15 кГц;
• вхідна частота – 6,3 кГц;
• вхідна напруга – 5 В.

    Параметри АЦП, які задовольняють даним вимогам, наведені в таблиці.  

    Таблиця 4.2 –Параметри АЦП

 

    В якості АЦП використаємо мікросхему ADC10664, яка має 10-розрядний АЦП паралельної дії, оскільки дана мікросхема найкраще задовольняє необхідні вимоги, а саме має частоту вхідного сигналу – 250 кГц, яка є найбільш близькою до необхідної, та розрядність – 10 розрядів, тобто молодший розряд не буде використовуватись. Інші параметри обраної мікросхеми вказані у додатку. 
 

    4.5 Вибір цифро-аналогового перетворювача 

    При виборі цифро – аналогового перетворювача  в першу чергу треба звернути увагу на тактову частоту мікросхеми. Вона повинна бути більшою, ніж розрахована  тактова частота.

    Початкові дані для вибору ЦАП:

• кількість розрядів – 9;
• частота дискритизації – 15 кГц;
• вихідна напруга – 5 В.

    Параметри ЦАП, які задовольняють даним вимогам, наведені в таблиці 4.3. 

    Таблиця 4.3 – Параметри ЦАП

 

    В якості ЦАП обираємо мікросхему СХА3197R – швидкодійний 10-розрядний паралельної дії ЦАП з підтримкою ТТЛ і ЕЗЛ логіки, призначений для перетворення паралельного двійкового коду в струм. Інші параметри мікросхеми показано у додатку. 
 

    4.6 Розрахунок інтегратора 

    У даній схемі інтегратор виконує  функцію згладження ступінчастого  сигналу після ЦАП. Інтегратор є RC-ланкою, що є найпростішим виконанням. Але, так як габарити ємності та резистора великі, то доцільно використовувати інтегратор на операційному підсилювачі.

    Частота дискретизації становить 15 кГц. В даному інтеграторі у якості ОП використовується мікросхема КР140УД6, оскільки її параметри задовольняють умови схеми. До інверсного входу ОП приєднується вхідний сигнал через резистор. З принципової схеми опір даного резистора дорівнює 330 Ом. У колі зворотнього зв’язку встановлено конденсатор та резистор паралельно один одному. Опір резистора також буде дорівнювати 330 Ом. Тоді обирається його тип С2-23-330 Ом-0,125 Вт 5% [13,14]. Ємність конденсатора розраховується за формулою: 

                                                 (4.5) 
 

    В результаті ємність конденсатора буде: 

    

. 

    За  отриманим значенням ємності обирається тип конденсатора –  
: КМ-6-М750- 33 нФ -50В ±10% [14]. 
 

    4.7 Вибір аналізатора щільності одиниць та блоку керування 

    Блок  керування забезпечує адаптацію  сигналу передбачення для зменшення  різниці сигналів до максимально  можливого. Він керується частотою дискретизації від ГО.

    Аналізатор  щільності одиниць фіксує наявність  певного числа одиниць підряд і залежно від їх кількості  утворює вихідний імпульсний код. Таким  чином при надходженні великого числа одиниць у старших розрядах коду від АЦП на виході АЩО буде утворюватись сигнал високої амплітуди  для зменшення різниці вхідного та передбачуваного сигналів, а при  надходженні великої кількості  нулів у старших розрядах коду з АЦП – відповідно зменшуватиметься і рівень сигналів на виході АЩО, що забезпечить адаптацію сигналу  передбачення до необхідного рівня  вхідного сигналу.

    Так як дані два блоки керуються цифровим сигналом, то їх можна виконати за допомогою  одного мікроконтролера.  Аналіз прийнятого сигналу та утворення вихідного  імпульсного сигналу АЩО буде виконуватись у цифровій формі.

    Таким чином МК сприйматиме сигнал від  АЦП і залежно від його рівня  регулюватиме сигнал на виході для  того, щоб забезпечити адаптацію  під рівень вхідного сигналу. Тобто  при малих значеннях на вихід  буде подаватись сигнал малого рівня, а при великих – високого, для  забезпечення достатньої швидкості  наростання і спаду різницевого  значення вхідного сигналу та сигналу  передбачення. Параметри деяких МК наведено в таблиці 4.4. 

    Табляця 4.4 – Основні види та параметри ПЗП

    Враховуючи  функціональні особливості розроблюваних  блоків та частотні можливості і архітектуру  даних МК, найкращим варіантом  буде використання мікросхеми ATmega8 фірми ATMEL.

    Відмітні  особливості ATmega8:

    1) 8-розрядний високопродуктивний мікроконтролер AVR з малим споживанням.

    2) Прогресивна архітектура RISC:

• 130 високопродуктивних команд, більшість команд виконуються за один тактовий цикл;
• 32 8-розрядних робочих регістра загального призначення Повністю нстатична робота, що наближається до 16 MIPS (при тактовій частоті 16 Мгц) продуктивність;
• вбудований 2-цикловий перемножував.

    3) Незалежна пам'ять програм і даних:

• 8 Кбайт внутрісистемно програмованої пам'яті Flash (In-system Self-programmable Flash);
• забезпечує 1000 циклів стирання/запису;
• додатковий сектор завантажувальних код з незалежними бітами блокування;
• забезпечений режим одночасного читання/запису (Read-while-write);
• 512 байт EEPROM;
• забезпечує 100000 циклів стирання/запису;
• 1 Кбайт вбудованої SRAM;
• програмоване блокування, що забезпечує захист програмних засобів користувача.

    4) Вбудована периферія:

• два 8-розрядні таймери/лічильники з окремим попереднім дільником, один з режимом порівняння;
• один 16-розрядний таймер/лічильник з окремим попереднім дільником і режимами захоплення і порівняння;
• лічильник реального часу з окремим генератором;
• три канали PWM;
• 8-канальний аналого-цифровий перетворювач (у корпусах TQFP і MLF);
• 6 каналів з 10-розрядною точністю;
• 2 канали з 8-розрядною точністю;
• 6-канальний аналого-цифровий перетворювач (у корпусі PDIP);
• 4 канали з 10-розрядною точністю;
• 2 канали з 8-розрядною точністю;
• 2-проводний послідовний інтерфейс;
• програмований послідовний USART;
• послідовний інтерфейс SPI (ведучий/ведомий);
• програмований сторожовий таймер з окремим вбудованим генератором;
• вбудований аналоговий компаратор.