Краткий анализ технического задания

ОГЛАВЛЕНИЕ

Оглавление…………………………………………………………………….…..2

Введение……………………………………….…….….….……………………...3

1 Краткий анализ технического задания…………….…………………...…..….4

2 Расчёт функциональных параметров….…….………………….…….....……..5

3 Разработка функциональной схемы…………….…………………….…..……7

4 Разработка, описание и расчёт принципиальной схемы……………….……10

4.1 Разработка аналоговой части………….…………………………....…..…..10

4.2 Разработка цифровой части…………..……………………....………..……13

5 Расчёт погрешностей…………………………………………………………..18

Заключение……………………………………………………………….………19

Список использованных источников ……………………………….………….20

 

Введение

Миография (от «мио» и «графия») – регистрация сократительной деятельности мышцы. Миография (или электромиография) – это метод, помогающий исследовать биоэлектрическую активность мышц и нервов. Информация, передаваемая через специальный прибор (миограф) позволяет определить уровень поражения нервной системы в целом и состояние отдельных групп мышц [1].

Простейший способ графической регистрации мышечного сокращения – механическая запись с помощью рычага, свободный конец которого пишет на ленте кимографа соответствующую кривую – миограмму. Помимо таких механических миографов, используются и оптические, регистрирующие работу мышцы на светочувствительной плёнке или бумаге. Миографы разных конструкций обеспечивают регистрацию изотонических или изометрических сокращений мышц. Наиболее совершенным является метод измерения колебаний напряжения мышцы с помощью датчиков, преобразующих механические изменения в электрические, регистрируемые на осциллографе. Таким способом удаётся регистрировать сокращения отдельных мышечных клеток. Метод миографии в сочетании с другими физиологическими методами позволил изучить основные закономерности сократительной функции мышц [2].

Миография – единственный способ, который может установить точное место повреждения того или иного нерва, дать точную информацию о причине паралича, атрофии мышц или повышенной нервной чувствительности [3].

Краткий анализ технического задания

Необходимо разработать устройство преобразования информации для микропроцессорной системы (МПС) сбора и первичной обработки электромиосигнала, имея следующие исходные данные:

1. Электрические параметры:

– Диапазон амплитуд входного сигнала: 0…30 мВ;

– Частотный диапазон: 0…100 Гц [4];

– Входное сопротивления канала: ≥ 40 кОм;

– Количество каналов: 1.

2. Метрологические характеристики:

– Погрешность преобразования: ≤ 4%.

3. Дополнительные требования:

– Тип системного интерфейса – шина ISA 8 бит;

– Тактовая частота шины 8 МГц;

– Способ многоканального преобразования – централизованный;

– Способ опроса источников сигнала – с постоянной частотой;

– Способ обращения к портам ввода/вывода МПС – изолированный;

– Время преобразования: ≥ 15 с.

 

Анализ существующих АЦП показал, что нынешние АЦП работают с частотами гораздо более высокими, чем требуемая частота дискретизации [5]. При анализе микросхем современных операционных усилителей было обнаружено, что они позволяют снизить погрешность преобразования до 0.01% [5]. Нынешние цифровые схемы позволяют оперировать с данными через шину ISA, осуществлять попеременное использование шины за счёт наличия Z-состояния на выходе у специальных устройств – шинных формирователей. Анализ аналогичных приборов показал, что приборы с подобными параметрами имеются на рынке. Таким образом, можно сделать вывод, что устройство с данными параметрами возможно разработать.

2 Расчёт функциональных параметров

Расcчитаем основные параметры аналогово-цифрового преобразования сигнала.

Выберем частоту дискретизации АЦП. Согласно теореме Котельникова частота дискретизации . Однако при такой частоте дискретизации возможно возникновение интермодуляционных искажений вследствие перекрытия АЧХ фильтра низких частот (частота среза порядка ) и спектра сигнала опроса. При использовании в качестве фильтра НЧ фильтра Баттерворта 2-го порядка для снижения погрешности перекрытия до уровня 1% согласно [6] зададим . Согласно заданию, тактовая частота шины ISA равна 8 МГц. Чтобы не задействовать дополнительных генераторов тактовой частоты, будем в качестве частоты дискретизации использовать тактовую частоту шины ISA, уменьшенную в 2¹³ = 8192 раз с помощью делителей частоты .

Выберем разрядность АЦП исходя из требований по точности к прибору. Зададим допустимую погрешность квантования δ_кв.доп равной 0,2%. Согласно [7], приведённая погрешность квантования определяется выражением , где N – максимальное числовое значение кода, соответствующее верхнему пределу измеряемой величины (число уровней квантования АЦП). Отсюда получаем требуемое число уровней квантования . Так как число уровней квантования любого АЦП определяется как 2ⁿ, где n – разрядность АЦП, то выбираем разрядность АЦП равной 8; в этом случае число уровней квантования будет равно N = 2⁸ = 256 > N_треб.

Выберем объём памяти БЗУ. Согласно техническому заданию длительность преобразования .При частоте дискретизации количество хранимых отсчётов для одного канала будет равно . Разрядность АЦП выбрана равной n = 8, следовательно один отсчёт занимает один байт памяти. Таким образом, потребуется байт памяти. Выберем объём памяти БЗУ из ряда допустимых значений равным 16384 байт, то есть 16 Кбайт. Разрядность адресной части БЗУ в этом случае будет равна 14.