Дослідження ефективності використанні ДІКМ при передачі сигналів звукомовлення

 

     Для даної системи обрано регістр  TC74VHC595F, який випускається фірмою Toshiba. Він має послідовний вхід та паралельний вихід, а також є 8-розрядним. Повний перелік його характеристик та схема представлені в додатку. Нижче наведено основні електричні параметри TC74VHC595F:

• напруга живлення = 5В
• струм споживання 4 мкА
• споживана статична потужність 20 мкВт

 

     3.2.4 Розробка експандера

     Побудова  експандера базується на використанні мікросхеми постійної пам’яті. Детальні характеристики таких мікросхем  подано в  таблиці 3.9: 

     Табляця3.9 – Основні види та параметри ПЗП

     

      Із запропонованих мікросхем обирається ADSP-2196, так як вона підходить за частотою. Також дана мікросхема дає змогу реалізувати компресію за А-законом. Амплітудна характеристика експандера є 16-сегментною. У кожній половині біполярної характеристики знаходиться по 8 сегментів.

      На  вході експандера утворюється 6-розрядний код.

      Крок  квантування збільшується при переході між сегментами в бік зростання в 2 рази: 

     ,                                                   (3.7)

                                            (3.8) 

де  - максимальне значення рівня напруги квантування.

      На  рисунку 3.2 показано 16-сегментну характеристику кмпресії за законом А.

    

    Рисунку 3.2 – 16-сегментна характеристика компресії по А-закону 

    Таблиця вхідних та вихідних послідовностей бдується за спеціальним алгоритмом і наведена в таблиці 3.10:  

    Таблиця 3.10 – Вхідні та вихідні послідовності мікросхеми

 
 

     3.2.5 Вибір ЦАП

     ЦАП для даної системи повинен  відповідати умові, що його частота  не повинна бути меншою за 126,67 МГц. Він повинен бути 12розрядним. Тип логіки – ТТЛ. Найбільш підходять для даної системи наступні ЦАП: AD7520, AD7521 та ADDAC80N-CBI-V. Детальні характеристики цих мікросхем наведено в додатку. Основні    їх    електричні    параметри   наведено   в таблиці 3.11: 

     Таблиця 3.11 – Електричні параметри ЦАП

      

     З наведених вище варіантів обирається ЦАП фірми Analog Devices ADDAC80N-CBI-V у зв’язку з тим, що він задовольняє поставленим умовам та є дешевшим за інші 2 типи ЦАП. Також вона є досить сучасною та має кращі параметри за попередні. 

     3.2.6 Вибір ФНЧ

   Наступним кроком є побудова ФНЧ, для чого можна  використати операційний підсилювач, що забезпечить високий вхідний  опір, тобто, буде відсутнє спотворення  сигналу. Крім того, слід зазначити, що активні фільтри є кращими  ніж пасивні з точки зору їх характеристик. Даний фільтр повинен видавати на виході сигнал з частотою не більше  551,4 кГц.

    Чим вищий порядок фільтра, тим ближчі його характеристики до ідеальних. Проте збільшення порядку веде до ускладнення конструкції. Виходячи з цього, в даній системі буде використано активний фільтр Чебишева третього порядку (рисунок 3.3). Фільтр Чебишева має найбільш крутий спад характеристики серед інших типів активних фільтрів, через що його використання є доцільним. 

Рисунок 3.3 – Активний ФНЧ третього порядку 

   Проаналізувавши дану схему та сучасний асортимент операційних підсилювачів було вирішено обрати операційний підсилювач фірми  Analog Devices AD8048. Детальні характеристики цього ОП наведено в додатку.

   Основні його параметри надано в таблиці  4.7: 

                              Таблиця 3.12 – Основні параметри ОП.

 

   Приймається, що R1=R2=R3=100Ом. Для заданих значень можна обрати резистори С2-23-0,125-100 Ом±10%.

   Наступним кроком є розрахунок ємності конденсаторів C1 – C3: 

                       ;                                 (3.9) 

       Тобто, за формулою (4.1), ємність конденсаторів становитиме: 

   

(пФ). 

      Для заданих значень можна обрати конденсатори типу К10-17Б-NPO-15пФ±5%.

   Коефіцієнт  передачі визначається за формулою: 

    .                          (3.10)

       Таким чином, можна записати, що: 

     
 

     Отже, приймається, що R4 = 220кОм, а R5 = 3,3 кОм, виходячи з вище заданого співвідношення. Таким чином, R4 обирається С2-36-220кОм±0,5%, а R5 -С2-36-3,6 кОм±0,5%.

    Відповідно  до стандартної схеми включення  ОП необхідно ввести додаткові блокувальні  конденсатори, ємністю 10мкФ та 0,1 мкФ. За даними параметрами обирано конденсатори К10-17-50В-ПЗЗ-10 мкФ±5% та К10-17-50В-ПЗЗ-0,1 мкФ±5%. 
 

    3.2.7 Розрахунок загальної потужності декодера 

    Дані  для проведення подальших розрахунків  наведено в таблиці 3.13: 

   Таблиця 3.13– Напруга та струм живлення обраних мікросхем

     

   Таким чином, проводиться розрахунок потужності кожного елементу за наступним виразом: 

.                                          (3.11) 

Отже, за формулою (4.3) для регістра TC74VHC595F потужність становить: 

. 

За тим  же виразом потужність для ЦАП ADDAC80N-CBI-V становить: 

       .