Проектирование цифрового частотомера

курсовая работа

5. Выбор элементной базы

В схеме устройства используется двенадцать постоянных резисторов: R1 - 1 кОм; R2 - 30 кОм; R3 - 10 кОм; R4 - 1,5 кОм; R5-R7, R9 и R11 - 2 кОм; R8 - 2,2 кОм; R10 - 51 кОм; R12 - 3 кОм. Номинальная мощность используемых резисторов - 0,125 Вт.

Были выбраны резисторы серии C2-23. Их характеристики и внешний вид приведены ниже.

Таблица 1 - Характеристики резисторов серии С2-23

Материал резистивного элемента

Металлопленочные

Серия

С2-23

Номинальное сопротивление, Ом

10 Ом - 10 МОм; ряд Е24; ряд E96

Точность, %

± 1, ± 5

Номинальная мощность, Вт

0.125

Тип выводов

Аксиальные

Тип корпуса

Цилиндрический

Максимальное рабочее напряжение, В

250

Рабочая температура, С

-55.155

Длина корпуса L, мм

6.3

Ширина (диаметр) корпуса W (D), мм

2.3

Производитель

Китай

Рисунок 4 - внешний вид резистора C2-23

В схеме устройства присутствуют два биполярных транзистора: VT1 - КТ3102Б и VT2 - КТ135Б. Их характеристики и внешний вид приведены ниже.

Таблица 2 - Характеристики транзистора КТ3102Б

Структура

NPN

Макс. напряжение к-б при заданном обратном токе к и разомкнутой цепи э. (Uкбо макс), В

50

Максимальное напряжение к-э при заданном токе к и заданном сопр. в цепи б-э. (Uкэr макс), В

-

Максимальное напряжение к-э при заданном токе к и разомкнутой цепи б. (Uкэо макс), В

-

Максимально допустимый ток к

(Iк макс, А)

0.1

Статический коэффициент передачи тока h21э мин

200

Граничная частота коэффициента передачи тока fгр, МГц

150

Максимальная рассеиваемая мощность к (Рк, Вт)

0.25

Корпус

KT-26

Производитель

Россия

Рисунок 5 - внешний вид транзистора КТ3102Б

Таблица 3 - Характеристики транзистора КТ315Б

Структура

NPN

Макс. напряжение к-б при заданном обратном токе к и разомкнутой цепи э. (Uкбо макс), В

20

Максимальное напряжение к-э при заданном токе к и заданном сопр. в цепи б-э. (Uкэr макс), В

20

Максимальное напряжение к-э при заданном токе к и разомкнутой цепи б. (Uкэо макс), В

-

Максимально допустимый ток к

(Iк макс, А)

0.1

Статический коэффициент передачи тока h21э мин

50

Граничная частота коэффициента передачи тока fгр, МГц

250

Максимальная рассеиваемая мощность к (Рк, Вт)

0.15

Корпус

KT-13

Производитель

Россия

Рисунок 6 - внешний вид транзистора КТ315Б

В схеме устройства используется два диода VD2 - КД503А. Их характеристики и внешний вид приведены ниже.

Таблица 4 - Характеристики диодов КД503А

Тип диода

Импульсный

Максимальное постоянное обратное напряжение, В

30

Максимальный прямой (выпрямленный за полупериод) ток, А

0.015

Максимальное время восстановления, мкс

0.01

Максимальное импульсное обратное напряжение, В

30

Максимально допустимый прямой импульсный ток, А

0.2

Максимальный обратный ток, мкА

4

Максимальное прямое напряжение, В

1

при Iпр., А

0.001

Рабочая частота, кГц

350

Общая емкость, Сд. пФ

5

Рабочая температура, С

-60.125

Способ монтажа

в отверстие

Корпус

kd 503 a

Рисунок 7 - внешний вид диода КД503А

В схеме устройства используются шесть конденсаторов: C1 (1000 пФ), C3, С5 (0,047 мкФ), С4 (100 пФ) - постоянные керамические; C2 (10 мкФх10 В), C6 (220 мкФх10 В) - постоянные электролитические. В качестве керамических были выбраны конденсаторы К10-17Б, в качестве электролитических - К50-35. Основные характеристики и внешний вид этих конденсаторов приведен ниже.

Таблица 5 - Характеристики конденсаторов К10-17Б

Тип

К10-17Б

Номинальная емкость

пФ/мкФ

Рабочее напряжение, В

50

Температурный коэффициент емкости

NP0

Допуск номинала, %

5

Рабочая температура, С

-55.125

Выводы/корпус

Рад. пров.

Длина корпуса L, мм

4,2

Ширина корпуса W, мм

3,2

Производитель

Тайвань

Рисунок 8 - внешний вид конденсатора K10-17Б

Таблица 6 - Характеристики резисторов К50-35

Серия

К50-35

Номинальная емкость, мкФ

0,47~10000

Рабочее напряжение, В

10

Допуск номинальной емкости,%

20

Рабочая температура, С

-40.85

Тангенс угла потерь,%

0,1

Ток утечки макс., мкА

4

Выводы/корпус

радиал. пров.

Диаметр корпуса D, мм

5

Длина корпуса L, мм

11

Производитель

USA

Рисунок 9 - внешний вид конденсатора K50-35

В схеме используется кварцевый резонатор ZQ1 на частоту 8 МГц. Был выбран кварцевый резонатор HC-49U. Его характеристики и внешний вид приведены ниже.

Таблица 7 - Характеристики кварцевого резонатора HC-49U

Частота МГц.

-

Резонансная частота, Гц

8000

Номер гармоники

-

Точность настройки dF/Fх10-6

30

Температурный коэффициент, Ктх10-6

30

Нагрузочная емкость, пФ

32

Длина корпуса L., мм

13,5

Диаметр (ширина) корпуса,D (W), мм

11,5

Рабочая температура, С

-20.70

Корпус

HC-49U

Производитель

Тайвань

Рисунок 10 - внешний вид кварцевого резонатора HC-49U

В схеме используется семнадцать микросхем логики: DD1 - Триггер Шмитта; DD2, DD11 - элементы И-НЕ; DD3 - 4-разрядный двоичный счетчик; DD4-DD9 - декадный счетчик с фазоимпульсным представлением информации; DD10 - два D-триггера; DD12, DD14, DD16 - 4-разрядный асинхронный двоично-десятичный счетчик; DD13, DD15, DD16 - схема управления семисегментным индикатором с общим катодом. Были выбраны микросхемы: DD1 - К155ТЛ1 (SN7413N); DD2, DD11 - К155ЛА3 (SN7400N); DD3 - К155ИЕ5 (SN7493AJ); DD4-DD9 - К155ИЕ1; DD10 - К155ТМ2 (SN7474J); DD12, DD14, DD16 - К155ИЕ2 (SN7490N); DD13, DD15, DD16 - К514ИД1 (MSD047). Их характеристики и внешний вид приведены ниже.

Таблица 8 - Характеристики микросхемы логики К155ТЛ1 (SN7413N)

Функциональность

Триггер

Номинальное напряжение питания

5

Выходное напряжение низкого уровня

0.4

Выходное напряжение высокого уровня

2

Входной ток низкого уровня

0.34

Входной ток высокого уровня

0.002

Ток потребления, мА

-

Время задержки включения, нс

-

Время задержки выключения, нс

-

Диапазон рабочих температур, гр. С

-10.70

Корпус

201,14-1

Производитель

Россия

Рисунок 11 - внешний вид микросхемы К155ТЛ1 (SN7413N)

Таблица 9 - Характеристики микросхемы логики К155ЛА3 (SN7400N)

Функциональность

И-НЕ

Номинальное напряжение питания

5

Выходное напряжение низкого уровня

0.4

Выходное напряжение высокого уровня

2

Входной ток низкого уровня

0.34

Входной ток высокого уровня

0.002

Ток потребления, мА

-

Время задержки включения, нс

-

Время задержки выключения, нс

-

Диапазон рабочих температур, гр. С

-10.70

Корпус

201,14-1

Производитель

Россия

Рисунок 12 - внешний вид микросхемы логики К155ЛА3 (SN7400N)

Таблица 10 - Характеристики микросхемы логики К155ИЕ5 (SN7493AJ)

Функциональность

Счетчик

Номинальное напряжение питания

5

Выходное напряжение низкого уровня

0.4

Выходное напряжение высокого уровня

2

Входной ток низкого уровня

0.34

Входной ток высокого уровня

0.002

Ток потребления, мА

-

Время задержки включения, нс

-

Время задержки выключения, нс

-

Диапазон рабочих температур, гр. С

-10.70

Корпус

201,14-1

Производитель

Россия

Рисунок 13 - внешний вид микросхемы логики К155ИЕ5 (SN7493AJ)

Таблица 11 - Характеристики микросхемы логики К155ИЕ1

Функциональность

Счетчик

Номинальное напряжение питания

5

Выходное напряжение низкого уровня

0.4

Выходное напряжение высокого уровня

2

Входной ток низкого уровня

0.34

Входной ток высокого уровня

0.002

Ток потребления, мА

-

Время задержки включения, нс

-

Время задержки выключения, нс

-

Диапазон рабочих температур, гр. С

-10.70

Корпус

201,14-1

Производитель

Россия

Рисунок 14 - внешний вид микросхемы логики К155ИЕ1

Таблица 12 - Характеристики микросхемы логики К155ТМ2 (SN7474J)

Функциональность

Триггер

Номинальное напряжение питания

5

Выходное напряжение низкого уровня

0.4

Выходное напряжение высокого уровня

2

Входной ток низкого уровня

0.34

Входной ток высокого уровня

0.002

Ток потребления, мА

-

Время задержки включения, нс

-

Время задержки выключения, нс

-

Диапазон рабочих температур, гр. С

-10.70

Корпус

201,14-1

Производитель

Россия

Рисунок 15 - внешний вид микросхемы логики К155ТМ2 (SN7474J)

Таблица 13 - Характеристики микросхемы логики К155ИЕ2 (SN7490N)

Функциональность

Счетчик

Номинальное напряжение питания

5

Выходное напряжение низкого уровня

0.4

Выходное напряжение высокого уровня

2

Входной ток низкого уровня

0.34

Входной ток высокого уровня

0.002

Ток потребления, мА

-

Время задержки включения, нс

-

Время задержки выключения, нс

-

Диапазон рабочих температур, гр. С

-10.70

Корпус

201,14-1

Производитель

Россия

Рисунок 16 - внешний вид микросхемы логики К155ИЕ2 (SN7490N)

Таблица 13 - Характеристики микросхемы логики К514ИД1 (4511)

Функциональность

контроллер управления индикаторами

Номинальное напряжение питания

5

Выходное напряжение низкого уровня

0.4

Выходное напряжение высокого уровня

2

Входной ток низкого уровня

0.34

Входной ток высокого уровня

0.002

Ток потребления, мА

-

Время задержки включения, нс

-

Время задержки выключения, нс

-

Диапазон рабочих температур, гр. С

-10.70

Корпус

-

Производитель

Россия

Рисунок 17 - внешний вид микросхемы логики К514ИД1 (4511)

В схеме используется преобразователь напряжения DA1. Был выбран преобразователь MAX1724EZK50. Его характеристики и внешний вид приведены ниже.

Таблица 14 - Характеристики преобразователя MAX1724EZK50

Рисунок 18 - внешний вид преобразователя MAX1724EZK50

В схеме используются индикаторы HL1-HL3. Был выбран цифровой семисегментный индикатор АЛС324А1. Его характеристики и внешний вид приведены ниже.

Таблица 15 - Характеристики семисегментного индикатора АЛС324А1

Материал

GaAsP/GaP

Цвет свечения

Красный

Длина волны, нм

660

Минимальная сила света Iv мин., мКд

0.15

Максимальная сила света Iv макс., мКд

0.45

При токе Iпр., мА

20

Количество сегментов

7

Количество разрядов

1+точка

Схема включения

Общ. катод

Высота знака, мм

7.5

Максимальное прямое напряжение, В

2.5

Максимальное обратное напряжение, В

5

Максимальный прямой ток, мА

25

Максимальный импульсный прямой ток, мА

300

Рабочая температура, С

-60.70

Производитель

Россия

Рисунок 19 - внешний вид семисегментного индикатора АЛС324А1

В схеме утрорйства используются кнопки и переключатели: SA1 - переключатель на пять положений, SA2 - тумблер, SB1 - кнопка тактовая. Были выбраны: SA1 - переключатель на пять положений тактильный ТА752001A01; SA2 - тумблер двухпозиционный MTS-102; SB1 - кнопка тактовая 0643GHIM-130G. Ниже приведены характеристики данных элементов и их внешний вид.

Таблица 16 - Характеристики переключателя ТА752001A01

Функциональность

переключатель

Структура

контакт 1 - пункт

Допустимая мощность на контактах

50 мA @ 12 В

Механическая жизнь

200.000 циклов

Материал привода

Пластмасса

Материал основания

Нейлон

Материал крышки

Металл

Материал стержней

Медный покрынный сплав

Производитель

Китай

Рисунок 20 - внешний вид переключателя ТА752001A01

Таблица 17 - Характеристики тумблера MTS-102

Рабочее напряжение, В

250

Рабочий ток, А

3

Алгоритм работы

ON-ON

Количество контактных групп

1

Количество контактов в контактной группе

-

Сопротивление контактов не более, Ом

0.02

Рабочая температура, С

-25.85

Способ монтажа

на панель

Производитель

Китай

Рисунок 21 - внешний вид тумблера MTS-102

Таблица 18 - Характеристики кнопки 0643GHIM-130G

Функциональное назначение

кнопка тактовая

Рабочее напряжение, В

12

Рабочий ток, А

0.05

Фиксация

нет

Конфигурация контактов

SPST

Подсветка

нет

Сопротивление изолятора не менее, МОм

100

Сопротивление контактов не более, Ом

0.1

Предельное напряжение, В

250В AC в теч.1 мин.

Рабочая температура, С

-25.70

Способ монтажа

в отверстия на плату

Производитель

Тайвань

Рисунок 22 - внешний вид кнопки 0643GHIM-130G

В схеме используется разъем XS1. Был выбран разъем BNC-101A. Его характеристики и внешний вид приведены ниже.

Таблица 19 - Характеристики разъема BNC-101A

Тип

BNC

Функциональное назначение

BNC plug

Волновое сопротивление, Ом

50

Способ монтажа

пайка на кабель

Материал корпуса

латунь покрытая никелем

Материал контактов

бронза покрытая золотом

Материал изолятора

тефлон

Сопротивление контактов не более, Ом

0.005

Сопротивление изолятора не менее, МОм

1000

Предельное напряжение не менее, В

1000 В перем. тока в течение 1 мин.

Рабочая температура, С

-40.125

Производитель

Тайвань

Рисунок 23 - внешний вид разъема BNC-101A

Делись добром ;)