دانلود فایل پژوهش: دانلود پروژه رشته برق در مورد ساخت شمارندة فرکانس تا یک گیگاهرتز – قسمت دوم

دانلود پایان نامه

در مرحله بعدی توان دریافت شده به بخش آشکارساز انتقال می یابد. بخش عیان ساز حساسیت بالایی دارد و در بعضی از موارد و در کاربردهای موجبری و برای اندازه گیری توان منابع مایکروویوی به دلیل خروجی توان بالایی آن از انتقالی magic-T بهره گیری می گردد تا توان خروجی را به میزان مطلوب برای عیان ساز کاهش دهند. شکل ( 1-7) این قطعه(magic-T ) را نشان می دهد.

نکته مهم : برای بهره گیری از متن کامل پژوهش یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و پژوهش دانشگاهی در رشته های مختلف می باشد که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

شکل1-7-MAGIC-T
البته به غیر از magic-T ممکن می باشد بسته به نوع خروجی سیگنال از تضعیف کننده های دیگری نیز در صورت نیاز بهره گیری گردد . محل قرار گرفتن این تضعیف کننده ها بسته به موارد کاربرد مختلف می باشد. بعد از مرحله بالا عملکردهای پردازش وارد سیستم خواهند گردید. این عملکردها می توانند به گونه کامل دیجیتال یا آنالوگ باشند. که بسته به محل بهره گیری و نوع مدار می توان هر یک از بخش ها را مورد بهره گیری قرار داد.

1-7-2- فرکانس متر های دیجیتال
این گروه از فرکانس متر ها به شکل های مختلف قابل پیاده سازی می باشند. معمولا در انواع پیشرفته ی آن از پردازنده های قوی و پرسرعت بهره گیری میشود0 انعطاف پذیری این دسته، بسته به فرکانس کاری پردازنده بالا می باشد. علاوه بر بهره گیری از این پردازشگر ها این امکان را می دهد تا علاوه بر عملیات تعیین فرکانسی برای عملکرد های همزمان دیگر نیز از آن بهره گرفته گردد. صورت های دیگری همچون پیاده سازی با گیت ها نیز در بعضی موارد مورد بهره گیری قرار می گیرد که به دلیل حجم زیاد کمتر مورد توجه قرار می گیرد، مگر اینکه این توابع توسط پردازنده هایی با بلوک های گیتی (همچون FPGA و CPLDها) پیاده سازی گردند. مزیت این پردازنده ها سرعت بالای آنها می باشد که این خاصیت به اندازه گیری فرکانس های بالا کمک می کند.
به گونه اختصار عملکرد این سری از مدارها به دو صورت می باشد که باتوجه به مورد بهره گیری ی آن ممکن می باشد هر یک از آنها انتخاب گردد.
اولین روش آن بهره گیری از تایمر ومحاسبه ی زمان، از زمان اولین پرش تا پرش بعدی می باشد. به تعبیری دقیقا یک پریود اندازه گیری شده واز روی آن فرکانس تعیین می گردد. واضح می باشد که در این روش با در نظر داشتن قابلیت وقفه در پردازنده ها زمان انتظار زیادی مورد نیاز نمی باشد ومعمولا در سیستم هایی مورد بهره گیری قرار می گیرد که نیاز به سرعت پردازش بالا می باشد. مسلما چنین سیستمی دارای دقت پایین تری خواهد بود، البته برای فرکانس های پایین بسیار مناسب اقدام می کند اما در فرکانس های بالا ممکن می باشد با مشکل مواجه گردد.
دومین روش بهره گیری از شمارنده می باشد. این بار برخلاف حالت قبل زمان ثابتی را در نظر گرفته و در طی این مدت زمان ثابت تعداد پالس های رسیده شمرده می گردد. سپس با بهره گیری از پردازنده ها و اطلاعات موجود، فرکانس سیگنال ورودی تعیین می گردد. این روش مدت زمان بیشتری نسبت به روش قبلی نیاز دارد اما دقت عملکردی آن بسیار بیشتر از حالت قبلی می باشد. معمولا از این روش در تعیین فرکانس سیگنال هایی با فرکانس بالا، بیشتر مورد بهره گیری قرار می گیرد.
در این پروژه از روش دوم برای طراحی فرکانس متر بهره گیری شده می باشد و برای قسمت پردازنده ی آن از میکروکنترلر AVR بهره گیری شده می باشد.
قسمت های مختلف فرکانس متر در طی دو مرحله در فصل های بعدی مطالعه می شوند.

فصل دوم
پیش تقسیم کننده و شکل دهنده ی سیگنال

2-1- بخش تقسیم کننده ی فرکانس
اصولا مدارات الکترونیکی امکان کار در هر فرکانسی را ندارند و در یک محدوده ی فرکانسی معین کار می کنند. پس برای اندازه گیری فرکانس های بالا آغاز بایستی با بهره گیری از پیش تقسیم کننده فرکانس را با نسبت معین کاهش داده و سپس به مدارات شمارنده ی فرکانس داده گردد. معمولا شمارنده های فرکانس رادیویی و مایکروویوی به پیش تقسیم کننده نیاز دارند.
اساس کار مدار تقسیم کننده ی فرکانسی با بهره گیری از شمارنده ها می باشد. شمارنده ها به این شکل اقدام می کنند که با اعمال پالس ورودی پایه های آن تغییر وضعیت می دهند و یک رشته اعداد را دنبال میکنند. هر شمارنده با در نظر داشتن مدار خود دارای یک دنباله ی اعداد مخصوص به خود می باشد که با در نظر داشتن این دنباله ها می توانیم از شمارنده ها بهره گیری کنیم. مثلا وضعیت پایه های خروجی یک شمارنده ی دودویی به صورت زیر می باشد:

A0 A1 A2 A3 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 . . . . . . . . . . . .
رشته شمارش دودویی
با در نظر گرفتن شکل کلی برای شمارنده ها، همان گونه که در شکل (2-1) و (2-2) نشان داده شده می باشد با بهره گیری از خروجی های A0، A1، A2، A3، 000 می توان انواع تقسیم های فرکانسی را به دست آورد:

شکل 2-1-شمارنده ونسبت تقسیم های به دست آمده

شکل 2-2-شکل موج پایه های شمارنده

یک شمارنده ساده چهاربیتی ساده بااستفاده از فیلیپ فلاپ نوع D می تواند به صورت شکل ( 2-3) باشد.

شکل 2-3-شمارنده 4 بیتی
در تراشه های مقسم فرکانس که کاربرد های زیادی در مدارات مختلف دارند (مثلا در حلقه های قفل شونده در فاز ) علاوه بر قسمت شمارنده که قسمت میانی می باشد، طبقه ی ورودی و خروجی هم اضافه می شوند. همچنین در اغلب این تراشه ها علاوه بر پایه های ورودی و خروجی وتغذیه پایه هایی هم برای انتخاب نسبت تقسیم در نظر گرفته میشوند.
شماتیک کلی تراشه های تقسیم کننده ی فرکانس را می توان به صورت شکل (2-4 ) در نظر گرفت:
شکل2-4-بلوک دیاگرام کلی تقسیم کننده ها

2-1-1- معرفی تقسیم کننده SP8704
تراشه تقسیم کننده ای که در این پروژه بهره گیری شده می باشد، تراشه ای به نام SP8704 می باشد که دارای مشخصات زیر می باشد:
 عملکرد فرکانسی تا فرکانس 950 مگاهرتز
 کار با ولتاژ تغذیه ی 3 تا 5 ولت
 جریان ورودی کم
 حفاظت ESD (تخلیه ی الکترواستاتیکی) روی تمام پایه ها
 دارای چهار مد کاری تقسیم بر 64، 65، 128، 129
 کار در دمای 40- تا 85 درجه ی سانتیگراد
محدودیت ها :
 ماکزیمم ولتاژ تغذیه ی 7 ولت
 حداکثر ولتاژ ورودی5/2 ولت پیک تا پیک
 حداکثر محدوده ی دمایی 55- تا 125 درجه ی سانتیگراد
 حداکثر دمای پیوند 175 درجه ی سانتیگراد
تعیین نسبت تقسیم به صورت زیر می باشد:

نسبت تقسیم پایه6 پایه 3
129 L L
128 H L
65 L H
64 H H

جدول 2-1-نسبت تقسیم تراشه
در این تراشه با تغییر ولتاژ منطقی روی پایه های 3 و 6 مطابق جدول فوق می توان نسبت تقسیم را عوض کرد. سیگنال خروجی این تراشه پالسی شکل و ضعیف می باشد.

2-2- قسمت تقویت و شکل دهی سیگنال
باتوجه به این که سیگنال خروجی تراشه ی تقسیم کننده ی فرکانس ضعیف می باشد و به گونه مستقیم قابل اعمال به میکروکنترلر برای شمارش نمی باشد، پس بایستی این سیگنال به گونه مناسب تقویت و شکل دهی گردد.در این پروزه از یک تقویت کننده ی فیدبک دار به همراه یک تراشه ی اشمیت تریگر برای این کار بهره گیری شده می باشد.

شکل 2-5-بخش تقویت و شکل دهی سیگنال

مدار قسمت A یک تقویت کننده با بهره ی بالا می باشد.
نوع فیدبک: موازی – موازی

در این تقویت کننده با تغییر مقاومت R1 می توان نقطه ی کار مدار را عوض کرد و به این وسیله THD موج خروجی را عوض کرد.

شکل 2-6-تعیین نقطه کار ترانزیستور

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

در مرحله ی بعدی بایستی موج خروجی از تقویت کننده به یک پالس TTL با شکل مناسب تبدیل گردد. برای این کار از اشمیت تریگر از بهره گیری شده می باشد، اشمیت تریگر یک مدار الکترونیکی دو سطحی می باشد که دارای منحنی هیسترزیس می باشد. با در نظر داشتن منحنی هیسترزیس این نوع مدارات اگر سیگنال ورودی آن از یک مقدار مشخص بیشتر گردد سیگنال خروجی به سطح دیگر پرش می کند و اگر سیگنال ورودی از یک مقدار مشخص کمتر گردد سیگنال خروجی به سطح دیگر ولتاژ پرش می کند و به این وسیله از اثرگذاری نویز بر روی سیگنال جلوگیری به اقدام می آید.
در مداراتی که به اشمیت تریگر نیاز می باشد می توان از مدارات اشمیت تریگر آماده موجود در بازار که به صورت تراشه می باشند بهره گیری نمود. در این پروژه از تراشه 7414 که به صورت NAND اشمیت تریگر می باشد، بهره گیری شده می باشد. منحنی هیسترزیس این تراشه به صورت شکل (2-7 ) می باشد.

شکل 2-7- منحنی هیسترزیس تراشه اشمیت تریگر

فصل سوم
کنترل و شمارش تعداد پالس ها

3-1- کلاک سیستم
پس از عبور سیگنال اصلی از پیش تقسیم کننده، فرکانس آن کم شده و شمارش فرکانس آن ساده تر می باشد. وظیفه ی شمارش پالس های تولید شده در مراحل قبل به عهده ی میکروکنترلر می باشد. برای این کار از تایمرها و شمارنده های داخلی میکروکنترلر بهره گیری شده می باشد و پس از شمارش تعداد پالس ها، با انجام محاسبات لازم فرکانس واقعی محاسبه می گردد و در مرحله بعد مقدار فرکانس سیگنال اصلی روی یک نمایشگر LCD نمایش داده می گردد.
با در نظر داشتن این که شمارنده های میکروکنترلر AVR به وسیله سیگنال ورودی اقدام می کنند که فرکانس آن بایستی از نصف فرکانس کلاک میکرو کمتر باشد، پس هر چه فرکانس کلاک بیشتر باشد قادر به اندازه گیری فرکانس های بالاتری هستبم. در ادامه توزیع کلاک سیستم و منابع آن مطالعه می گردد.

3-1-1- توزیع کلاک سیستم
کلاک سیستم میکرو مطابق شکل (3-1) توزیع شده می باشد:
شکل3-1-توزیع کلاک میکرو

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

کلاک واحد پردازش مرکزی
این کلاک برای انجام عملیات میکرو به گونه مثال رجیستر ها ا ستفاده می گردد. توقف و به مکث بردن این کلاک باعث می شودکه عملیات و محاسبات میکرو انجام نگیرد.
کلاک واحد های ورودی خروجی
این کلاک توسط بسیاری از ماژول های ورودی خروجی به گونه مثال تایمر ها وکانترها و پورت های سریال بهره گیری می گردد.
کلاک حافظه
این کلاک عملیات ارتباطی با حافظه FLASH را کنترل می کند.کلاکFLASH معمولا با کلاک CPU فعال می گردد.
کلاک غیر همزمان تایمر
با این کلاک تایمر/کانتر به صورت غیر همزمان توسط کریستال ساعت 32768 هرتز کار می کند حتی اگر در حالت استراحت باشد.
کلاک واحد آنالوگ به دیجیتال
این واحد از یک کلاک جداگانه حساس بهره گیری می کند که باعث می گردد کلاک های CPUوI/O به حالت ایست رفته تا نویز حاصل از مدار دیجیتال داخلی کاهش یافته و در نتیجه عملیات تبدیل با دقت بیشتری انجام گردد.

3-1-2- منابع کلاک سیستم:
میکرو دارای انواع منابع کلاک اختیاری می باشد که می توان انواع آن را بوسیله فیوز بیت ها انتخاب نمود. کلاک انتخاب شده به عنوان ورودی کلاک میکرو در نظر گرفته شده و کلاک مناسب به هر قسمت سیستم داده می گردد.

این نوشته در برق ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید