Выбор элементной базы устройства

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема разрабатываемого лабораторного макета. Приемная рамка подключаются к розетке XS1, генераторная - к розетке XS2. DA2 - входные усилители, которые вместе с микросхемой DA4 выполняют функцию синхронного детектирования принимаемых сигналов. В качестве DA2 использованы микросхемы NE5532 производства фирмы Texas Instruments. Отличительными особенностями этих операционных усилителей является

низкий ток потребления (330 µА);

Rail-To-Rail выход (выход, в пределах диапазона питания);

низкая стоимость;

Эти факторы в основном определили использование их в данном устройстве.

Микросхема DA4 - CD4051 - представляет собой мультиплексор аналоговых сигналов в диапазоне ±7,5 Вольт:

время включения / выключения - 220 нc;

сопротивление канала в открытом состоянии - 10 Ом.

Для сравнения, отечественная микросхема со сходными функциями К561КП2 имеет следующие характеристики: время коммутации в пределах 300 - 400 нс, сопротивление открытого ключа в пределах 350 - 500 Ом. Высокие характеристики и доступность определили использование CD4051 в разрабатываемом устройстве. Внутренняя структура и назначение выводов микросхемы приведена на рисунке 4.2 [8].

Дальнейшее усиление и фильтрация сигнала происходит на DA4 (NE5532). Усиленный сигнал с выходов операционных усилителей подается на вход АЦП, входящего в состав микроконтроллера ATMEGA 16 [9], для его оцифровки и передачи на управляющую ЭВМ в целях более сложной обработки (определение геометрических размеров проносимого предмета; определение типа металла; обнаружение характерных признаков, присущих конкретному виду оружия и так далее).

Рисунок 5.1 - Внутренняя структура и назначение выводов CD4051

В схеме использовались полевые транзисторы, как наиболее хорошо подходящие транзисторы для преобразовательной и измерительной техники. Они обладают рядом преимуществ перед биполярными, кроме того, функциональнее и дешевле. Наиболее важные преимущества полевых транзисторов, следующие:

) Управляется не током, а напряжением (электрическим полем), это значительно упрощает схему и снижает затрачиваемую на управление мощность.

) В полевых транзисторах нет неосновных носителей, поэтому они могут переключаться с гораздо более высокой скоростью (в биполярном транзисторе, помимо основных носителей тока, существуют также и неосновные, которые прибор приобретает, благодаря току базы. С наличием неосновных носителей связано время рассасывания, что в конечном итоге обуславливает задержку выключения транзистора).

) Повышенная теплоустойчивость. Рост температуры полевого транзистора при подаче на него напряжения приведет, согласно закону Ома, к увеличению сопротивления открытого транзистора и, соответственно, к уменьшению тока. Поведение биполярного транзистора более сложно, повышение его температуры ведет к увеличению тока. Это означает, что биполярные транзисторы не являются термоустойчивыми приборами. В них может возникнуть очень опасный саморазогрев, который легко выводит транзистор из строя. Вышеуказанное имеет значение, поскольку досмотровая техника эксплуатируется в различных погодных условиях.

) Термоустойчивость полевого транзистора помогает разработчику при параллельном соединении приборов для увеличения нагрузочной способности. Можно включать параллельно достаточно большое число MOSFETов без выравнивающих резисторов в силовых цепях и при этом не опасаться рассимметрирования токов, что, очень опасно для биполярных транзисторов. Однако параллельное соединение полевых транзисторов тоже имеет свои особенности.

Другие стьтьи в тему

Разработка автоматизированной системы управления газоперекачивающим агрегатом Сургутского месторождения
Развитие газовой и ряда смежных отраслей промышленности сегодня в значительной степени зависит от дальнейшего совершенствования эксплуатации и обслуживания систем трубопроводного транспорта природных газов из отдаленных и порой слабо освоенных регионов в промышленные и центральные рай ...

Разработка предложений по созданию усовершенствованного варианта металлодетектора
В современном мире остро стоит проблема защиты человека от террористической угрозы. Известно, что одним из средств контроля проноса оружия и запрещенных предметов в места массового скопления людей и на охраняемые объекты являются металлодетекторы. Металлодетекторами (metal detector до ...