3.1 Регистрируемые параметры

При контроле сердечной деятельности человека основным контролируемыми параметрами являются амплитуда (В) и частота сигнала (Гц).

Для разработки системы автоматической регистрации исследуемых параметров необходимо проанализировать исследуемый сигнал. Для наглядности исследования смоделируем регистрируемый сигнал в программной среде Mathcad.

Моделируемый сигнал в программной среде Mathcad задан системой уравнений.

Для того, чтобы смоделировать сигнал в программной среде Mathcad, необходимо составить систему уравнений. График построен по (1), его значения соответствуют реальным получаемым значениям в процессе проведения эксперимента.

(1)

Смоделированный сигнал изображен на (Рисунок 1).

Рисунок 1 Смоделированный сигнал в программной среде Mathcad

Спектр смоделированного сигнала в Mathcad показан далее (Рисунок 2)

Рисунок 2 Спектр смоделированного сигнала

Построил график ошибок для разных разрядностей (8 бит,10 бит,12 бит,14 бит) на (Рисунок 3)

Рисунок 3 График ошибок для разных разрядностей

Задавшись величиной ошибки равной 10%, определили необходимую частоту среза фильтра равную 170 МГц. Частота дискретизации должна превышать частоту среза фильтра в два раза, в результате частота дискретизации равна 340 МГц

3.2 Выбор ацп

Самым первым пунктом при выборе АЦП идет выбор ее разрядности. Разрядность АЦП будет влиять на точность измерения амплитуды регистрируемых сигналов. Рассчитаем точность для 12 разрядного АЦП

U – максимальный размах напряжения аналогового сигнала; N – значение младших разрядов для 12 разрядных АЦП соответственно.

При выборе АЦП одним из основных информативных параметров является объем памяти ОЗУ.

Для выбора АЦП необходимо знать минимальный объем памяти для записи полезного сигнала. Объем необходимой памяти FIFO для 12 разрядной АЦП вычисляем по формуле

Tp – длительность полезного сигнала (10 мкс);

Tdis – шаг дискретизации (2,94 нс);

N – разрядность АЦП.

Необходимый минимальный объем памяти FIFO для 12 разрядной АЦП, с частотой дискретизации 340 МГц и минимальной длительностью полезного сигнала Tp = 10 мкс, будет равен:

FIFO = 40000 Слов. Что составляет 40 кбит

3.3 Характеристики ацп

В результате анализа доступных для приобретения АЦП были выбраны наиболее подходящие варианты для решения поставленной перед нами задачи. Они представлены в (Таблица 1)

Таблица 1 Сравнение основных характеристик АЦП ввода/вывода информации.

	ЛА-н2USB-12	ЛА-н2USB-14	ЛА -2USB-12
Тип АЦП	Последовательно параллельный	Последовательно параллельный	Последовательно параллельный
Тип шины	USB	USB	USB
Разрядность	12	14	12
Запуск АЦП	От внутреннего тактового генератора	От внутреннего тактового генератора	От внутреннего тактового генератора
Максимальная частота дискретизации, МГц	500	400	0,5
Время преобразования, мкс	-	-	2
Объем буфера памяти	2 Мбит	2 Мбит	16 кб
Диапазон входного сигнала	±1В	±1В	± 10В, … , ± 0,05В
Цена	114000 руб.	121000 руб.	16300 руб.

Для реализации поставленной задачи подходит АЦП ЛА-н2USB-12. Два оставшихся АЦП не подходят, так как ее параметры частоты дискретизации и разрядность не удовлетворяют нашей задаче.

Плата АЦП ЛА-н2USB-12 предназначена для преобразования аналоговых входных сигналов в цифровую форму, которая удобна для дальнейшей обработки сигнала при помощи персонального компьютера.

На (Рисунок 4) представлено реальное изображение платы ЛА-н20-12PCI.

Рисунок 4 Внешний вид ЛА-н20-12PCI

Обмен данными между АЦП и ПЭВМ выполняется через интерфейс PCI ПЭВМ. Управление АЦП и обработка поступающих от него данных осуществляется через шину PCI.