Domande per l'esame "Modellazione di elementi e unità di dispositivi elettronici"
Modalità di simulazione.
Spiegare le seguenti modalità di simulazione in CAD Electronic WorkBench (EWB):
6. Sweep dei parametri
7. Scansione della temperatura
9. Funzione di trasferimento
14. Spazzata DC
Elementi RES
1. Fonti indipendenti. Tipi di fonti indipendenti. Confronto tra sorgenti EWB e OrCAD.
V ^ @ REFDES% +% -? DC | DC @DC | ? AC | AC @AC | ? TRAN | @TRAN |
I ^ @ REFDES% +% -? DC | DC @DC | ? AC | AC @AC | ? TRAN | @TRAN |
2. Componenti RLC passivi. Modelli e parametri dei modelli in CAD EWB. Mutua induttanza e nucleo magnetico.
C ^ @ REFDES% 1% 2? TOLLERANZA | C ^ @ REFDES | @VALUE? IC / [email protected]/? TOLLERANZA | \\ n.modello C ^ @ REFDES CAP C \u003d 1 [email protected]%|
R ^ @ REFDES% 1% 2? TOLLERANZA | R ^ @ REFDES | @VALUE? TOLLERANCE | \\ n.model R ^ @ REFDES RES R \u003d 1 [email protected]%|
L ^ @ REFDES% 1% 2? TOLLERANZA | L ^ @ REFDES | @VALUE? IC / [email protected]/? TOLLERANZA | \\ n.modello L ^ @ REFDES IND L \u003d 1 [email protected]%|
Kn ^ @ REFDES L ^ @ L1? L2 | L ^ @ L2 | ? L3 | \\ n + L ^ @ L3 | ? L4 | L ^ @ L4 | ? L5 | \\ n + L ^ @ L5 | ? L6 | L ^ @ L6 | @COUPLING
Transistor bipolari
Q ^ @ REFDES% c% b% e @MODEL
3. Schema per misurare la dipendenza della frequenza di taglio del trasferimento di corrente fT (Ic) dalla corrente del collettore ( Guadagna larghezza di banda).
4. Schema per misurare la dipendenza del tempo di riassorbimento di carica ts (Ic) dalla corrente del collettore ( Tempo di conservazione).
5. Schema per misurare la dipendenza della capacità di barriera della giunzione collettore-base Cobo (Vcb) ( Capacità CB) e emettitore-base Cibo (Veb) ( Capacità E-B).
Nodi RES.
6. Amplificatore aperiodico su transistor bipolare. Circuito emettitore comune. Scopo dei componenti. La scelta del punto di lavoro sul throughput (transizione) e sulle caratteristiche di output. Nomina di elementi. Fornire la modalità DC. Come garantire la linearità dell'amplificatore aperiodico. Caratteristiche Ku, Ki, Rin, Rout. Confronto con altri schemi. Circuito amplificatore equivalente.
7. Feedback negativo per corrente e tensione. Circuito emettitore comune con feedback di tensione negativa. Scopo dei componenti. La scelta del punto di lavoro sul throughput (transizione) e sulle caratteristiche di output. Nomina di elementi. Fornire la modalità DC. Come garantire la linearità dell'amplificatore aperiodico. Caratteristiche Ku, Ki, Rin, Rout. Confronto con altri schemi. Circuito amplificatore equivalente.
8. Amplificatore aperiodico su transistor bipolare. Schema con una base comune. Scopo dei componenti. La scelta del punto di lavoro sul throughput (transizione) e sulle caratteristiche di output. Nomina di elementi. Fornire la modalità DC. Come garantire la linearità dell'amplificatore aperiodico. Caratteristiche Ku, Ki, Rin, Rout. Confronto con altri schemi. Circuito amplificatore equivalente.
9. Amplificatore aperiodico su transistor bipolare. Circuito collettore comune. Scopo dei componenti. La scelta del punto di lavoro sul throughput (transizione) e sulle caratteristiche di output. Nomina di elementi. Fornire la modalità DC. Come garantire la linearità dell'amplificatore aperiodico. Caratteristiche Ku, Ki, Rin, Rout. Confronto con altri schemi. Circuito amplificatore equivalente.
10. Amplificatore aperiodico su transistor ad effetto di campo. Circuito sorgente comune. Scopo dei componenti. Selezione del punto di lavoro per la porta di stock e caratteristiche di uscita. Nomina di elementi. Come garantire la linearità dell'amplificatore aperiodico. Caratteristiche Ku, Ki, Rin, Rout. Confronto con altri schemi. Circuito amplificatore equivalente.
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MINISTERO DELL'ISTRUZIONE DELLA FEDERAZIONE RUSSA Aviazione statale di Rybinsk accademia tecnologica intitolata a P.A. Solovyova |
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MODELLAZIONE ELEMENTI E UNITÀ DI RES |
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Programma di studio e linee guida per l'implementazione lavoro di prova |
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Per gli studenti della specialità 210201 Design e tecnologia delle FER, iscritti a programmi educativi con periodi di formazione completi e ridotti |
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Rybinsk 2007 |
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UDC 621.396.6
Modellazione di elementi e unità di RES: il programma della disciplina accademica e le linee guida per l'implementazione del lavoro di controllo. / Comp. A.V. Pechatkin; RGATA. - Rybinsk, 2007 .-- 60 p. - (Apprendimento a distanza RGATA).
COMPOSITORE
candidato di Scienze Tecniche, Professore Associato A.V. Pechatkin
DISCUSSO
in una riunione del Dipartimento dei sistemi radioelettronici e di telecomunicazione (RTS)
Testa RIO M.A. Salkova
Layout del computer - E.V. Shlein
ID licenza n. 06341 del 26.11.01
Firmato per stampare ________
Formato 60´84 1/16 Uch.-ed. l. 4. Circolazione ____. Ordine_____
Laboratorio di moltiplicazione RGATA 152934, Rybinsk, st. Pushkin, 53 anni
ã A.V. Pechatkin, 2007
ã RGATA, 2007
Prefazione. 4
1 Principali questioni organizzative .. 4
2.1 Generale. 7
2.1.1 Simulazione del segnale. 8
2.1.2 Dispositivi di amplificazione. nove
3 Procedura per l'esecuzione del lavoro di controllo .. 10
3.1 Registrazione del lavoro di controllo .. 12
3.2 Lavorare con modelli elettronici e documenti elettronici. 13
3.2.1 Regole di base per lavorare con modelli elettronici: 14
3.2.2 Registrazione e identificazione dei documenti elettronici. quattordici
4 Brevi informazioni teoriche. 15
4.1 Calcolo dello stadio aperiodico su un transistor bipolare. 15
4.1.1 Calcolo dello stadio aperiodico sul transistor ad effetto di campo. 18
4.1.2 Calcolo di amplificatori risonanti con circuiti oscillatori singoli e accoppiati. 20
Appendice A .. 25
Appendice B. 26
Appendice B .. 27
Appendice D. 30
Appendice E .. 32
Appendice E. 33
Appendice G .. 35
Appendice I .. 36
Appendice K .. 37
Appendice L .. 48
Prefazione
La disciplina "Modellazione di elementi e assiemi di FER" si riferisce al ciclo di discipline matematiche e naturali generali della specialità 210201 "Design e tecnologia delle FER" ed è una delle discipline volte a padroneggiare le tecnologie dell'informazione a supporto della progettazione elettronica end-to-end. Il programma disciplinare stabilito in questo manuale ei requisiti per l'implementazione del lavoro di prova sono pienamente conformi allo standard educativo statale dell'istruzione professionale superiore e ai requisiti per la specialità 210101 "Design e tecnologia delle FER".
Inviare il tuo buon lavoro nella knowledge base è semplice. Utilizza il modulo sottostante
Studenti, dottorandi, giovani scienziati che utilizzano la base di conoscenza nei loro studi e nel loro lavoro te ne saranno molto grati.
postato su http://www.allbest.ru/
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Istituto Voronezh del Ministero degli affari interni della Russia
Dipartimento di sicurezza non dipartimentale
TEST
nella disciplina "Fondamenti di progettazione informatica e modellazione di apparecchiature elettroniche radio"
Argomento: "Modellazione schematica di apparecchiature elettroniche radio"
Sviluppato da: cadetto del 41 ° plotone di addestramento della polizia privata R.G. Vostrikov
Voronezh 2015
introduzione
1. Introduzione al CAD
2.3 Simulazione di prestazioni dinamiche
2.4 Modellazione delle risposte in frequenza
Conclusione
Lista di referenze
introduzione
Un computer-aided design system (CAD) è un sistema organizzativo e tecnico costituito da un insieme di strumenti di automazione della progettazione e un team di specialisti dei dipartimenti di un'organizzazione di progettazione che esegue la progettazione assistita da computer di un oggetto, che è il risultato delle attività di un'organizzazione di progettazione.
L'utilizzo di sistemi CAD (Computer Aided Design) consente di passare dalla prototipazione tradizionale delle apparecchiature sviluppate alla sua simulazione tramite computer. In questo caso, di norma, viene eseguito un ciclo di progettazione end-to-end, che include:
Sintesi della struttura e del concetto di apparecchiatura elettronica radio (RES);
Analisi delle sue caratteristiche in varie modalità, tenendo conto della diffusione dei parametri dei componenti e della presenza di fattori destabilizzanti, effettuando l'ottimizzazione parametrica;
Sintesi topologica, incluso posizionamento PCB e instradamento di interconnessione;
Verifica (controllo) della topologia del circuito stampato;
Rilascio della documentazione di progettazione.
I problemi di sintesi strutturale vengono risolti utilizzando programmi altamente specializzati focalizzati su dispositivi di un certo tipo; ad esempio, sono stati creati un gran numero di programmi di sintesi per circuiti di accoppiamento, filtri analogici e digitali. I risultati più importanti nella costruzione di programmi per la sintesi strutturale e la sintesi di schemi circuitali si hanno nel campo della progettazione di dispositivi digitali. La struttura e il diagramma schematico della maggior parte dei dispositivi dipendono in gran parte dal campo di applicazione e dai dati di progettazione iniziali, il che crea grandi difficoltà nella sintesi di un diagramma schematico utilizzando un computer. Pertanto, solitamente la versione iniziale dello schema viene redatta da un ingegnere "manualmente" con successiva modellazione e ottimizzazione su computer.
I moderni programmi CAD funzionano in modalità interattiva e dispongono di un ampio set di moduli di servizio. I pacchetti software CAD sono in grado di risolvere i problemi più complessi di modellazione di dispositivi elettronici radio, come alimentatori, amplificatori, convertitori di segnale e altri. I risultati della simulazione sono le modalità CC, le forme d'onda, le caratteristiche di frequenza e spettrali e persino le temperature degli elementi. I programmi di simulazione possono persino superare gli strumenti di misura nelle loro capacità, ad esempio, consentono di osservare gli oscillogrammi di correnti e potenze negli elementi senza introdurre resistenze di misura nel dispositivo. I risultati ottenuti possono aiutare a identificare le cause di possibili o reali malfunzionamenti del dispositivo, trovare modi per migliorarne la qualità. L'utilizzo di programmi di simulazione consente di analizzare un gran numero di diverse opzioni per un progetto di circuito e scegliere il migliore senza spendere un singolo elemento radio su di esso.
La topologia del circuito stampato viene sviluppata dopo il completamento della simulazione del circuito. In questa fase della progettazione, gli elementi vengono posizionati sul PCB e vengono tracciati i collegamenti. I più riusciti sono i circuiti stampati dei dispositivi digitali, in cui l'intervento umano nel processo di sintesi topologica è relativamente piccolo. Lo sviluppo di dispositivi analogici richiede una partecipazione molto più umana al processo di progettazione, correzione e, se necessario, alterazione parziale dei risultati della progettazione assistita da computer. La principale difficoltà nello sviluppo di apparecchiature analogiche è automatizzare la sintesi della topologia e garantire l'interazione dei programmi per la modellazione dei circuiti e la sintesi della topologia. Inoltre, è piuttosto difficile formalizzare numerosi requisiti aggiuntivi per dispositivi analogici, ad esempio il requisito per la compatibilità elettromagnetica dei componenti.
L'obiettivo principale del lavoro di controllo è padroneggiare la metodologia di progettazione assistita da computer e modellazione circuitale di unità e blocchi di apparecchiature elettroniche utilizzando strumenti CAD.
Le seguenti attività servono per raggiungere questo obiettivo:
1) studio delle capacità dei moderni pacchetti software per CAD RES;
2) la formazione di conoscenze teoriche e abilità pratiche nell'uso di strumenti CAD nella modellazione circuitale di unità e blocchi di dispositivi elettronici.
Nel corso del lavoro di controllo è richiesto:
1) analizzare le principali capacità del pacchetto di simulazione circuitale utilizzato nel lavoro di test;
2) eseguire la modellazione delle caratteristiche statiche, dinamiche e di frequenza di unità e unità di dispositivi elettronici radio;
3) ottimizzare i parametri e le caratteristiche del RES.
1. Introduzione al CAD
L'automazione della progettazione occupa un posto speciale tra le tecnologie dell'informazione. In primo luogo, l'automazione della progettazione è una disciplina sintetica e molte altre moderne tecnologie dell'informazione sono le sue parti costitutive. Pertanto, il supporto tecnico dei sistemi CAD (Computer Aided Design) si basa sull'uso di reti di computer e tecnologie di telecomunicazione; i sistemi CAD utilizzano personal computer e workstation.
Il software CAD si distingue per la ricchezza e la varietà di metodi utilizzati in matematica computazionale, statistica, programmazione matematica, matematica discreta e intelligenza artificiale. In secondo luogo, la conoscenza delle basi dell'automazione della progettazione e la capacità di lavorare con strumenti CAD è richiesta per quasi tutti gli ingegneri-sviluppatori. I reparti di progettazione, gli uffici di progettazione e gli uffici sono saturi di computer. Il lavoro di un designer su un normale tavolo da disegno, i calcoli utilizzando un regolo calcolatore o la progettazione di un rapporto su una macchina da scrivere sono diventati un anacronismo. Le imprese che sviluppano senza CAD o con un utilizzo limitato si rivelano non competitive, sia a causa dell'elevato materiale e dei costi di tempo per la progettazione, sia a causa della bassa qualità dei progetti. La comparsa dei primi programmi per l'automazione del design all'estero e in URSS risale ai primi anni '60. Quindi sono stati creati programmi per risolvere problemi di meccanica strutturale, analizzare circuiti elettronici, progettare circuiti stampati.
L'ulteriore sviluppo del CAD ha seguito il percorso di creazione di hardware e software per la computer grafica, aumentando l'efficienza computazionale dei programmi di modellazione e analisi, ampliando le aree dell'applicazione CAD, semplificando l'interfaccia utente e introducendo elementi di intelligenza artificiale nel CAD.
Ad oggi sono stati realizzati un gran numero di complessi software e metodologici per CAD con vari gradi di specializzazione e orientamento applicativo. Di conseguenza, l'automazione della progettazione è diventata una componente necessaria della formazione di ingegneri di varie specialità; un ingegnere che non possiede le conoscenze e non può lavorare in CAD non può essere considerato uno specialista a tutti gli effetti.
La formazione di ingegneri di varie specialità nel campo del CAD comprende componenti di base e speciali. Le disposizioni, i modelli e le metodologie più generali della progettazione assistita dal computer sono comprese nel programma del corso sui fondamenti del CAD, uno studio più approfondito di quei metodi e programmi specifici per specifiche specialità è previsto in discipline specialistiche.
1.1 Principi di base della costruzione CAD
Lo sviluppo CAD è un grave problema scientifico e tecnico e la sua implementazione richiede investimenti di capitale significativi. L'esperienza accumulata ci permette di evidenziare i seguenti principi di base della costruzione CAD.
1.SAPR - sistema uomo-macchina. Tutti i sistemi di progettazione assistita da computer creati e creati sono automatizzati, un ruolo importante in essi è svolto da una persona - un ingegnere che sviluppa un progetto di un mezzo tecnico.
Al momento, e almeno negli anni a venire, non è prevista la creazione di sistemi di progettazione automatizzati e nulla minaccia il monopolio di una persona quando prende decisioni chiave nel processo di progettazione. Una persona in CAD deve risolvere, in primo luogo, tutte le attività che non sono formalizzate e, in secondo luogo, le attività che una persona esegue sulla base delle sue capacità euristiche in modo più efficiente rispetto a un computer moderno basato sulle sue capacità computazionali. La stretta interazione tra una persona e un computer nel processo di progettazione è uno dei principi della costruzione e del funzionamento di un sistema CAD.
2.SAPR è un sistema gerarchico che implementa un approccio integrato all'automazione di tutti i livelli di progettazione. La gerarchia dei livelli di progettazione si riflette nella struttura di speciali software CAD sotto forma di una gerarchia di sottosistemi.
Va sottolineata in particolare l'opportunità di garantire la natura integrata del CAD, poiché l'automazione della progettazione a uno solo dei livelli è significativamente meno efficace dell'automazione completa a tutti i livelli. La struttura gerarchica si riferisce non solo al software speciale, ma anche all'hardware CAD, suddiviso in un complesso informatico centrale e postazioni di lavoro automatizzate dei progettisti.
3.SAPR - un insieme di sottosistemi coerenti con le informazioni. Questo principio molto importante dovrebbe applicarsi non solo alle connessioni tra grandi sottosistemi, ma anche alle connessioni tra parti più piccole di sottosistemi. Coerenza delle informazioni significa che tutte o la maggior parte delle possibili sequenze di attività di progettazione sono servite da programmi coerenti con le informazioni. Due programmi sono coerenti dal punto di vista informativo se tutti i dati oggetto di elaborazione in entrambi i programmi sono inclusi in array numerici che non richiedono modifiche quando si passa da un programma all'altro. Quindi, le connessioni informative possono manifestarsi nel fatto che i risultati della risoluzione di un problema saranno i dati iniziali per un altro problema. Se il coordinamento dei programmi richiede un'elaborazione significativa dell'array generale con la partecipazione di una persona che aggiunge i parametri mancanti, ricombina manualmente l'array o modifica i valori numerici dei singoli parametri, i programmi sono informazionalmente incoerenti. Il riconfezionamento manuale dell'array comporta notevoli ritardi di tempo, un aumento del numero di errori e quindi riduce la domanda di servizi CAD. L'incoerenza delle informazioni trasforma il CAD in un insieme di programmi autonomi, mentre la qualità delle decisioni di progettazione è ridotta a causa della negligenza nei sottosistemi di molti fattori che vengono valutati in altri sottosistemi.
4. CAD è un sistema aperto e in evoluzione. Ci sono almeno due buone ragioni per cui CAD dovrebbe essere un sistema che varia nel tempo. In primo luogo, lo sviluppo di un oggetto così complesso come un sistema CAD richiede molto tempo ed è economicamente vantaggioso mettere in funzione parti del sistema non appena sono pronte. La versione base del sistema messo in funzione viene ulteriormente ampliata. In secondo luogo, il progresso costante della tecnologia, degli oggetti progettati, della tecnologia informatica e della matematica computazionale porta all'emergere di modelli e programmi matematici nuovi e più perfetti che dovrebbero sostituire i vecchi analoghi meno riusciti. Pertanto, CAD dovrebbe essere un sistema aperto, ovvero dovrebbe avere la proprietà della facilità d'uso di nuovi metodi e strumenti.
5.SAPR è un sistema specializzato con il massimo utilizzo di moduli unificati. Le richieste di alta efficienza e versatilità sono generalmente contraddittorie. Questo è ancora valido per CAD. L'elevata efficienza del CAD, espressa principalmente dai bassi costi di tempo e materiale nella risoluzione dei problemi di progettazione, è ottenuta attraverso la specializzazione dei sistemi. Ovviamente, il numero di diversi sistemi CAD sta crescendo. Per ridurre i costi di sviluppo di molti sistemi CAD specializzati, è consigliabile costruirli sulla base del massimo utilizzo di componenti unificati. Una condizione necessaria per l'unificazione è la ricerca di caratteristiche e disposizioni comuni nella modellazione, analisi e sintesi di oggetti tecnici eterogenei. Certamente, è possibile formulare una serie di altri principi, che enfatizzano la versatilità e la complessità del problema CAD.
1.2 Approccio sistemico alla progettazione
Le idee ei principi di base della progettazione di sistemi complessi sono espressi in un approccio sistemico. Per uno specialista nel campo dell'ingegneria dei sistemi, sono ovvi e naturali, tuttavia, la loro osservanza e implementazione è spesso associata a determinate difficoltà dovute a caratteristiche di progettazione. Come la maggior parte degli adulti istruiti che usano correttamente la propria lingua madre senza coinvolgere le regole grammaticali, gli ingegneri adottano un approccio sistemico senza ricorrere a manuali di analisi dei sistemi. Tuttavia, un approccio intuitivo senza applicare le regole dell'analisi dei sistemi potrebbe non essere sufficiente per risolvere i problemi sempre più complessi dell'ingegneria.
Il principio generale di base dell'approccio sistemico è considerare parti di un fenomeno o di un sistema complesso, tenendo conto della loro interazione. L'approccio sistematico rivela la struttura del sistema, le sue connessioni interne ed esterne.
1.3 Struttura CAD
Come ogni sistema complesso, il CAD è costituito da sottosistemi. Distinguere tra sottosistemi di progettazione e manutenzione.
I sottosistemi di progettazione eseguono direttamente le procedure di progettazione. Esempi di sottosistemi di progettazione sono i sottosistemi per la modellazione geometrica tridimensionale di oggetti meccanici, la produzione della documentazione di progettazione, l'analisi dei circuiti e il tracciamento delle connessioni nei circuiti stampati.
I sottosistemi di servizio forniscono il funzionamento dei sottosistemi di progettazione, la loro combinazione è spesso chiamata ambiente di sistema (o shell) CAD. I sottosistemi di servizio tipici sono i sottosistemi di gestione dei dati di progettazione, i sottosistemi di sviluppo e manutenzione del software CASE (Computer Aided Software Engineering), sottosistemi di formazione per gli utenti per padroneggiare le tecnologie implementate in CAD.
1.4 Tipi di software CAD
La strutturazione del CAD in vari aspetti determina l'aspetto dei tipi di software CAD. È consuetudine distinguere sette tipi di software CAD:
· Tecnico (OT), compresi vari hardware (computer, periferiche, apparecchiature di commutazione di rete, linee di comunicazione, strumenti di misura);
· Matematica (MO), che combina metodi, modelli e algoritmi matematici per eseguire la progettazione;
· Software (software), rappresentato da programmi CAD per computer;
· Informativo (IO), costituito da un database, DBMS e includendo anche altri dati utilizzati nella progettazione; si noti che l'intero set di dati utilizzato nella progettazione è chiamato fondo informativo CAD, il database insieme al DBMS è chiamato banca dati;
· Linguistico (LO), espresso in linguaggi di comunicazione tra progettisti e computer, linguaggi di programmazione e linguaggi per lo scambio dati tra mezzi tecnici di CAD;
· Metodico (MetO), comprese varie tecniche di progettazione; a volte include anche software;
· Organizzativo (OO), rappresentato da tabelle del personale, descrizioni delle mansioni e altri documenti che governano il lavoro dell'impresa di progetto.
1.5 Varietà di CAD
La classificazione del CAD viene eseguita in base a una serie di caratteristiche, ad esempio per applicazione, scopo, scala (complessità delle attività da risolvere), natura del sottosistema di base - nucleo CAD.
Per applicazioni, i seguenti gruppi CAD sono i più rappresentativi e ampiamente utilizzati:
· CAD per l'utilizzo nelle industrie di ingegneria generale. Sono spesso indicati come sistemi CAD meccanici o MCAD (Mechanical CAD);
Sistemi CAD per radioelettronica: sistemi ECAD (Electronic CAD) o EDA (Electronic Design Automation);
· CAD nel campo dell'architettura e dell'edilizia.
Inoltre, è noto un gran numero di sistemi CAD specializzati, allocati in questi gruppi o che rappresentano un ramo indipendente della classificazione. Esempi di tali sistemi sono i sistemi CAD a circuito integrato su larga scala (LSI); CAD di aeromobili; CAD di macchine elettriche, ecc.
Electronics Workbench è leader di mercato internazionale nello sviluppo del software di progettazione di circuiti più utilizzato al mondo. L'azienda ha oltre 15 anni di esperienza nell'automazione della progettazione di dispositivi e dispositivi elettronici ed è stata uno dei pionieri dello sviluppo dell'elettronica per computer. Attualmente, l'attrezzatura Electronics Workbench viene utilizzata in oltre 180mila luoghi di lavoro. La suite di prodotti Electronics Workbench include strumenti per la descrizione dei circuiti elettrici, emulandoli (SPICE, VHDL e co-simulazione brevettata), nonché per la progettazione e il routing automatico di PCB. Gli utenti ottengono un prodotto davvero unico, l'esperienza utente più semplice del settore, integrata in un insieme coerente. La procedura guidata Support and Upgrade Utility (SUU) verifica e installa automaticamente gli aggiornamenti necessari sulla rete, assicurando che il software funzioni sempre al massimo livello. I prodotti Electronics Workbench e National Instruments sono le integrazioni più rigorose attualmente disponibili tra gli strumenti di sviluppo, convalida e test CAD elettronici.
Multicap 9 è lo strumento di descrizione schematica più intuitivo e potente disponibile. Gli ultimi strumenti Multicap ti fanno risparmiare molto tempo, inclusa la modifica non modale, la facile connettività e un database completo di blocchi logici direttamente sul tuo desktop. Questi strumenti consentono di descrivere a livello di codice il diagramma quasi immediatamente dopo averne un'idea generale. Sequenze di azioni identiche vengono eseguite automaticamente, senza richiedere tempo per creare, controllare e migliorare il circuito, grazie a ciò, l'output è prodotti ideali con tempi di sviluppo minimi.
Figura 1 - La relazione del software Electronics Workbench
Multisim è l'unico emulatore di circuiti interattivi al mondo che ti consente di creare i migliori prodotti nel più breve tempo possibile. Multisim include una versione Multicap, che lo rende ideale per descrivere programmaticamente e testare immediatamente i circuiti. Multisim 9 supporta anche l'interoperabilità con National Instruments LabVIEW e SignalExpress per una stretta integrazione degli strumenti di sviluppo e test.
Vantaggi della descrizione ed emulazione integrate Multisim è un'opportunità unica per progettare un circuito e testarlo / emularlo da un unico ambiente di sviluppo. Ci sono molti vantaggi in questo approccio. I nuovi arrivati \u200b\u200ba Multisim non devono preoccuparsi della complessa sintassi SPICE (programma di simulazione con enfasi sul circuito integrato) e dei suoi comandi, mentre gli utenti avanzati hanno la possibilità di configurare tutti i parametri di SPICE. Con Multisim, le descrizioni dei circuiti non sono mai state così semplici e intuitive. La visualizzazione del foglio di calcolo consente di modificare contemporaneamente le caratteristiche di un numero qualsiasi di elementi, da un circuito stampato a un modello SPICE. La modifica senza modalità è il modo più efficiente per posizionare e collegare i componenti.
Lavorare con componenti analogici e digitali è intuitivo e diretto. Oltre alla tradizionale analisi SPICE, Multisim consentirà agli utenti di collegare strumenti virtuali al circuito. Il concetto di strumenti virtuali è un modo semplice e veloce per vedere il risultato simulando eventi reali. Anche in Multisim ci sono componenti speciali chiamati "parti interattive" che puoi modificare durante l'emulazione. Gli elementi interattivi includono interruttori, potenziometri, i minimi cambiamenti nell'elemento si riflettono immediatamente nella simulazione. Per analisi più sofisticate, Multisim offre oltre 15 diverse funzioni di analisi. Alcuni esempi includono AC, Monte Carlo, analisi del caso peggiore e Fourier. Multisim include Grapher, un potente strumento di analisi e visualizzazione dei dati di emulazione. La descrizione del circuito e le funzioni di test fornite in Multisim aiuteranno qualsiasi progettista di circuiti, gli farà risparmiare tempo e lo salverà dagli errori fino alla progettazione del circuito.
Micro-Cap è un versatile programma di analisi dei circuiti progettato per un'ampia gamma di applicazioni. Una caratteristica caratteristica di questo programma, tuttavia, come l'intera famiglia Micro-Cap, è la presenza di un'interfaccia grafica comoda e di facile utilizzo, che lo rende particolarmente appetibile per un pubblico non professionista. Nonostante i requisiti piuttosto modesti per il software e l'hardware del PC (processore non inferiore a Pentium II, sistema operativo Windows 95/98 / ME o Windows NT4 / 2000 / XP, memoria non inferiore a 64 MB, monitor non peggiore di SVGA), le sue capacità sono piuttosto grandi. Può essere utilizzato per analizzare non solo circuiti analogici, ma anche digitali. È anche possibile la modellazione mista di dispositivi elettronici analogico-digitali e la sintesi di filtri.
Puoi iniziare a lavorare in Micro-Cap anche senza una profonda conoscenza del programma. È sufficiente familiarizzare con il video dimostrativo integrato e vedere esempi di base (ce ne sono circa 300 nel kit). Gli utenti avanzati possono analizzare sistemi elettronici complessi utilizzando un'ampia libreria di componenti e macromodelli proprietari. L'uso competente di ipotesi semplificate consente di calcolare le modalità operative di dispositivi complessi con un grado di precisione sufficientemente elevato.
Micro-Cap 9, 10 differiscono dai membri più giovani della loro famiglia in modelli più avanzati di componenti elettronici e algoritmi di calcolo. In termini di capacità di modellazione dei circuiti, è alla pari con i pacchetti integrati ORCAD e PCAD2002 - strumenti piuttosto complessi per l'analisi e la progettazione di dispositivi elettronici, che implicano, prima di tutto, un uso professionale. La piena compatibilità con i modelli SPICE e i circuiti SPICE, combinata con capacità di conversione avanzate, consente a Micro-Cap di utilizzare tutti i progetti e modelli destinati a questi pacchetti e le capacità di modellazione acquisite ti consentiranno di padroneggiare rapidamente pacchetti di modellazione professionale, se necessario.
Micro-Cap 9, 10 fornisce ampie capacità di analisi per i dispositivi di conversione di potenza. Il programma ha impostazioni, la cui inclusione ottimizza gli algoritmi per il calcolo dei circuiti di potenza, la libreria dei componenti contiene un gran numero di controller PWM generalizzati e modelli continui dei principali tipi di convertitori di tensione per analizzare la stabilità degli alimentatori stabilizzati basati su di essi.
I vantaggi elencati rendono Micro-Cap molto interessante per la modellazione di dispositivi elettronici di media complessità. La praticità nel lavoro, le risorse informatiche poco impegnative e la capacità di analizzare dispositivi elettronici con un numero sufficientemente ampio di componenti consentono di utilizzarlo con successo sia da radioamatori che da studenti e ingegneri di sviluppo. Inoltre, i programmi della famiglia Micro-Cap vengono utilizzati attivamente nelle attività di ricerca.
Le prime versioni di Micro-Cap, infatti, erano piuttosto primitive e inadatte a risolvere i veri problemi ingegneristici della progettazione dei circuiti. Consentivano di calcolare solo semplici circuiti analogici. Per calcolare i dispositivi digitali, è stato utilizzato un altro programma della stessa azienda: MicroLogic (in seguito è stato integrato in Micro-Cap). Ma anche questo è stato sufficiente per insegnare agli studenti le basi dell'elettronica.
Vorrei in particolare notare l'interfaccia del programma. Gli sviluppatori prendono molto sul serio questo problema, a partire dalle versioni più giovani. Basti pensare che anche prima della diffusa distribuzione di Windows, la versione Micro-Cap IV, rilasciata nel 1992, aveva già un'interfaccia grafica a finestre molto user-friendly, che non era per niente tipica dei programmi dell'epoca. Questa interfaccia ha permesso al DOS di ottenere quasi tutte le comodità che gli utenti Windows hanno oggi.
L'utilizzo del programma Micro-Cap consente non solo di studiare il funzionamento dei circuiti elettronici, ma anche di acquisire competenze nella configurazione di dispositivi elettronici. Le modalità di base per ottenere un modello di lavoro non differiscono in alcun modo dalle modalità di introduzione di dispositivi elettronici reali nella modalità operativa. Sono queste proprietà che consentono di consigliarlo principalmente a studenti e radioamatori.
frequenza elettronica del programma automatizzato
2. Modellazione schematica delle FER
2.1 Descrizione del processo di preparazione dell'apparecchiatura elettronica radio per la modellazione
Lo schema elettrico del RES simulato è mostrato in figura.
Questo RES è un amplificatore selettivo (amplificatore di frequenza audio). La simulazione è stata eseguita utilizzando Micro-Cap 9, un programma simile a SPICE per la modellazione analogica e digitale di circuiti elettrici ed elettronici con un editor visuale integrato.
Per simulare il RES, ho fatto quanto segue:
1) Come sorgente del segnale di ingresso è stato utilizzato un generatore di tensione sinusoidale con un'ampiezza di tensione di 0,5 V e una frequenza di oscillazione di 5 kHz;
2) Il dispositivo terminale era rappresentato da una resistenza di pull-up da 4 Ohm, che equivale alle dimensioni di dispositivi terminali di amplificatori simili, come un altoparlante;
3) L'amplificatore operazionale K140UD8 non era nella libreria del programma Micro-Cap. Un analogo di questo amplificatore sarà considerato l'amplificatore operazionale MC1558, il più vicino nei suoi parametri al K140UD8;
4) Sono stati selezionati analoghi per i transistor KT310V, KT3107V, KT815V, KT814V. Una coppia di transistor complementari KT310V - KT3107V è stata sostituita da una coppia di transistor complementari bc107BP - bc178AP.
Nel processo di analisi del circuito, si è riscontrato che in questo RES, il segnale di ingresso viene amplificato a causa del suo passaggio attraverso l'amplificatore operazionale collegato secondo il circuito dell'amplificatore invertente. Lo stadio finale è costituito da un partitore di tensione e due coppie di transistor complementari collegati in un circuito collettore comune. La necessità di introdurre coppie di transistor complementari è dovuta all'inammissibilità di distorcere il segnale di ingresso, quindi dobbiamo ottenere lo stesso guadagno sia per le semionde positive che per quelle negative del segnale di ingresso. Il collegamento secondo lo schema con un comune collettore consente di ottenere l'amplificazione in corrente, e quindi in potenza.
2.2 Simulazione di caratteristiche statiche
La caratteristica statica del RES è mostrata in figura.
Il grafico mostra che il segnale in ingresso è amplificato nella regione negativa. Ciò è dovuto al fatto che l'amplificatore operazionale viene utilizzato secondo il circuito dell'amplificatore invertente.
2.2 Simulazione di prestazioni dinamiche
La caratteristica dinamica del RES è mostrata in figura.
Il grafico mostra che c'è una leggera distorsione del segnale in ingresso. La fase del segnale non è cambiata al contrario, poiché l'amplificatore operazionale era collegato secondo il circuito dell'amplificatore non invertente. Il segnale di uscita è una copia in scala del segnale di ingresso.
Sulla base di quanto precede, possiamo concludere che il circuito dell'amplificatore svolge la sua funzione amplificando il segnale di ingresso senza introdurre distorsioni in esso.
2.3 Modellazione della risposta in frequenza
La risposta in frequenza dell'amplificatore è mostrata in figura.
Dalle caratteristiche di frequenza del primo stadio, si può vedere che l'amplificatore operazionale fornisce l'amplificazione del segnale a frequenze da 5 Hz. Si può concludere che la larghezza di banda passata dall'amplificatore è approssimativamente uguale alla frequenza audio tipica di un amplificatore e si trova nell'intervallo da 1 kHz a 30 kHz. Poiché la connessione dell'amplificatore operazionale è stata utilizzata secondo lo schema dell'amplificatore invertente, vediamo un cambiamento nella fase del segnale al contrario.
Conclusione
Sulla base dei risultati del controllo, sono stati raggiunti i seguenti risultati:
Sono state acquisite padronanza delle tecniche di progettazione assistita da computer e modellazione circuitale di unità e blocchi di dispositivi elettronici radio mediante strumenti CAD.
Vengono studiate le possibilità di pacchetti software moderni per CAD RES;
Formazione di conoscenze teoriche e abilità pratiche nell'uso di strumenti CAD nella modellazione circuitale di unità e blocchi di dispositivi elettronici.
Vengono analizzate le principali capacità del pacchetto di simulazione del circuito utilizzato nel lavoro di test;
È stata eseguita la simulazione delle caratteristiche statiche, dinamiche e di frequenza di unità e unità di dispositivi elettronici radio;
È stata effettuata l'ottimizzazione dei parametri e delle caratteristiche del FER.
Dopo aver raggiunto i compiti inizialmente stabiliti, considero il lavoro di controllo completato e il RES ricercato adatto per l'uso pratico.
Lista di referenze
1. Razevig V.D. Modellazione schematica utilizzando Micro-CAP 7. - M .: Hotline-Telecom, 2003. - 368 p., Ill.
2. Razevig V.D. Sistema di progettazione end-to-end di dispositivi elettronici Design Lab 8.0. - Mosca, "Solon", 2003.
3. Amelina M.A., Amelin S.A. Il programma per la simulazione del circuito Micro-Cap 8. - M .: Hotline-Telecom, 2007. - 464 p. limo
4. Gorbatenko S.A., Gorbatenko V.V., Sereda E.N. Fondamenti di progettazione informatica e modellazione di mezzi elettronici radio: linee guida per la progettazione del corso. Voronezh: Istituto Voronezh del Ministero degli affari interni della Russia, 2012.? 27 p.
5. Automazione della progettazione di mezzi elettronici radio: Libro di testo. manuale per università / O.V. Alekseev, A.A. Golovkov, I. Yu. Pivovarov e altri; Ed. O.V. Alekseeva. - Consigliato. RF Ministero della Difesa. - M .: Scuola superiore, 2000 .-- 479 p.
6. Antipensky R.V. Progettazione schematica e modellazione di dispositivi radioelettronici / R.V. Antipensky, A.G. Fadin. - M.: Technosphere, 2007 - 127 p.
7. Kardashev G.A. Elettronica digitale su personal computer / G.A. Kardashev. - M .: Hot line - Telecom, 2003 - 311 p.
8. Petrakov OM Creazione di PSPICE analogici - modelli di radioelementi / О.М. Petrakov. - M .: RadioSoft, 2004 .-- 205 p.
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Il libro di testo è stato sviluppato per gli studenti della Facoltà di MRM SibSUTI, studiando la disciplina "Fondamenti di progettazione informatica e modellazione di apparecchiature elettroniche"
Introduzione 8
Capitolo 1. Concetti di base, definizioni, classificazione 9
1.1 Concetti di sistema, modello e simulazione 9
1.2 Classificazione dei dispositivi radio 10
1.3 I principali tipi di compiti nell'ingegneria radio 12
1.4 Sviluppo del concetto di modello 14
1.4.2 La modellazione è la fase più importante di un'attività mirata 15
1.4.3 Modelli cognitivi e pragmatici 15
1.4.4 Modelli statici e dinamici 16
1.5 Modi per implementare i modelli 17
1.5.1 Modelli astratti e ruolo dei linguaggi 17
1.5.2 Modelli materiali e tipi di somiglianza 17
1.5.3 Condizioni per l'implementazione delle proprietà del modello 18
1.6 Corrispondenza tra modello e realtà in termini di differenza 19
1.6.1 Modelli finiti 19
1.6.2 Modelli semplificati 19
1.6.3 Approssimazione dei modelli 20
1.7 Corrispondenza tra modello e realtà sotto l'aspetto della somiglianza 21
1.7.1 Validità del modello 21
1.7.2 Informazioni sulla combinazione di vero e falso nel modello 21
1.7.3 Complessità degli algoritmi di modellazione 22
1.8 Tipi di modelli base 23
1.8.1 Il concetto di situazione problematica durante la creazione di un sistema 23
1.8.2 Tipi fondamentali di modelli formali 24
1.8.3 Rappresentazione matematica del modello scatola nera 28
1.9 Modellazione e relazioni di progettazione 32
1.10 Precisione di modellazione 33
Capitolo 2. Classificazione dei metodi di modellazione 37
2.1 Simulazione reale 37
2.2 Simulazione mentale 38
Capitolo 3. MODELLAZIONE MATEMATICA 40
3.1 Fasi della creazione di modelli matematici 43
H.2 Componente e equazioni topologiche dell'oggetto modellato 46
3.3 Equazioni componenti e topologiche di un circuito elettrico 46
Capitolo 4. Caratteristiche dei modelli di computer 50
4.1 Simulazione al computer ed esperimento computazionale 51
4.2 Software di simulazione al computer 52
Capitolo 5. CARATTERISTICHE DEL SISTEMA RADIO COME OGGETTO DI STUDIO MEDIANTE METODI DI SIMULAZIONE SU UN COMPUTER 57
5.1 Classi di sistemi radio 57
5.2 Descrizione formale dei sistemi radio 58
Capitolo 6. USO DEL PACCHETTO APPLICATIVO MATHCAD PER SIMULARE DISPOSITIVI DI TELECOMUNICAZIONE 64
6.1 Informazioni di base sul pacchetto software matematico universale MathCAD 64
6.2 Nozioni di base di MathCAD 65
6.2.1 Tipo di linguaggio di input MathCAD 66
6.2.2 Descrizione della finestra di testo MathCAD 67
6.2.3 Inserisci cursore 68
6.2.5 Gestione degli elementi dell'interfaccia 70
6.2.6 Selezione delle aree 71
6.2.7 Modifica della scala del documento 71
6.2.8 Aggiornamento schermo 72
6.3 Regole di base di lavoro nell'ambiente "MathCAD" 79
6.3.1 Eliminazione di espressioni matematiche 79
6.3.2 Copia di espressioni matematiche 80
6.3.3 Portare espressioni matematiche 80
6.3.4 Scrittura di commenti di testo nel programma 80
6.4 Tracciare 81
6.4.1 Tracciare in un sistema di coordinate cartesiane 81
6.4.2 Tracciamento in coordinate polari 83
6.4.3 Modifica del formato dei grafici 85
6.4.4 Regole per tracciare grafici 85
6.4.5 Regole per la visualizzazione di sezioni di grafici bidimensionali 86
6.5 Regole di calcolo nell'ambiente "MathCAD" 87
6.6 Analisi apparati di linea 93
6.6.1 Funzione di trasferimento, guadagno, tempo e caratteristiche di frequenza 94
6.6.2 Guadagno K (jω) 95
6.6.3 Risposta in frequenza (AFC) 96
6.6.4 Determinazione delle caratteristiche transitorie e impulsive 98
6.7 Metodi per risolvere equazioni algebriche e trascendentali nell'ambiente MathCAD e organizzazione di calcoli in un ciclo 101
6.7.1 Determinazione delle radici di equazioni algebriche 101
6.7.2 Determinazione delle radici delle equazioni trascendentali 103
6.7.3 Ciclo 106 Calcoli
6.8 Elaborazione dati 108
6.8.1 Interpolazione lineare a tratti 108
6.8.2 Interpolazione spline 110
6.8.3 Estrapolazione 112
6.9 Calcoli simbolici 115
6.10 Ottimizzazione nei calcoli delle apparecchiature elettroniche 124
6.10.1 Strategie per l'ottimizzazione unidimensionale 124
6.10.2 Estremi locali e globali 126
6.10.3 Metodi per includere gli intervalli di incertezza 127
6.10.4 Criteri di ottimizzazione 135
6.10.6 Un esempio di registrazione di una funzione obiettivo durante la sintesi di filtri 141
6.11 Animazione di materiale grafico in MathCAD 148
6.11.1 Preparazione per l'animazione 149
6.11.2 Esempio di animazione del grafico 149
6.11.3 Richiamo del lettore per l'animazione di grafici e file video 151
6.12 Stabilire la connessione tra MathCAD e altri ambienti software 153
DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA RADIO
Transistor ad effetto di campo acustico a relè
Nota esplicativa
al corso di lavoro nella disciplina:
FKRE 467.740.001.PZ
Arte completata. gr. 220541 Galkin Ya.A.
Capo A.V. Ovchinnikov
Agenzia federale per l'istruzione
Tula State University
Dipartimento di Radio Elettronica
per i compiti del corso
"Fondamenti di progettazione informatica e modellazione di dispositivi elettronici radio"
studente gr. 220541 Galkin Ya.A.
1. Argomento: Transistor ad effetto di campo acustico a relè
2. Dati iniziali: Schema elettrico schematico.Il dispositivo è progettato per uso interno a temperature di esercizio di +10 0+ 40 0 ± 5 0 С, pressione atmosferica 86,6-106,7 kPa e il valore superiore di umidità relativa 80% a una temperatura di 25 0 С.L'MTBF è di 30 anni. L'affidabilità dopo un tempo di funzionamento di 5000 dovrebbe essere maggiore di 0,8.
3. Elenco delle questioni che richiedono uno studio Sviluppare un circuito stampato per questo dispositivo, selezionare i materiali per la scheda e la custodia, calcolare i parametri di progettazione della scheda, calcolare la producibilità, calcolare l'affidabilità.
4. Elenco del materiale grafico: Schema elettrico, scheda a circuito stampato.
5. Bibliografia principale: Akimov I.N. "Resistenze, condensatori. Handbook ", Romanycheva E.T. e altri Sviluppo ed esecuzione della documentazione di progettazione REA: riferimento., Progettazione e produzione di circuiti stampati: Libro di testo. indennità / L.P. Semenov.
Il compito è stato accettato Galkin Ya.A.
(firma) (nome completo)
Rilasciato da Ovchinnikov A.V.
(firma) (nome completo)
annotazione
In questo progetto del corso, analizzo i termini di riferimento, sulla base effettuo la scelta del metodo di produzione del circuito stampato, il calcolo del design e dei parametri tecnologici del circuito stampato, la scelta degli elementi e dei materiali, nonché il calcolo dell'affidabilità.
Oltre alla parte di calcolo nel progetto del corso, viene sviluppato un processo tecnologico per la produzione di un circuito stampato e vengono compilati schemi operativi per il processo di produzione di un circuito stampato.
Tutta la documentazione deve essere conforme agli standard ESKD.
La nota esplicativa contiene 25 fogli.
Schema elettrico di un relè acustico su un transistor ad effetto di campo (formato A3);
Elenco degli elementi (formato A4).
Introduzione ………………………………………………………………… .6
- Analisi dei termini di riferimento …………………………………… .... 7
- Selezione e giustificazione degli elementi e dei materiali utilizzati ... ..9
- Selezione e fondamento di soluzioni costruttive ...................... ... ... ..10
- Selezione e giustificazione di un metodo per fabbricare un circuito stampato ... .11
- Descrizione del design del dispositivo ……………………………… ..... 12
- Calcolo della producibilità della struttura ……………………… ..… .15
- Calcolo dei parametri di progetto del circuito stampato ... ... .... ... .18
- Calcolo dell'affidabilità …………………………………………….… .20
- Conclusione …………………………………………………….… .23
Elenco della letteratura utilizzata ……………………………….… .24
introduzione
La documentazione di progettazione (CD) è un insieme di documenti di progettazione che contengono, a seconda del loro scopo, i dati necessari per lo sviluppo, la fabbricazione, il controllo, l'accettazione, la consegna, il funzionamento e la riparazione di un prodotto. Nella documentazione di progettazione, non sono indicati solo i disegni, ma descrive anche come creare singole parti, nonché l'assemblaggio delle unità.
Il compito principale di progettazione è la scelta di soluzioni ottimali per determinati requisiti specificati nel TOR (compito tecnico). Tali requisiti possono essere: prezzo, affidabilità, prevalenza (di materiali e (o) elementi), ecc.
Il progetto delle apparecchiature elettroniche (REA) si differenzia dagli altri per la particolarità dei collegamenti interni formati tra le parti: oltre alle connessioni spaziali e meccaniche, devono essere installate complesse connessioni elettriche, termiche ed elettromagnetiche. Questa caratteristica è così essenziale da separare la progettazione di apparecchiature elettroniche in una direzione ingegneristica separata.
- Analisi delle specifiche tecniche
In questo lavoro di corso, è necessario sviluppare un relè acustico su un transistor ad effetto di campo. Per assemblare la parte elettronica del dispositivo, viene utilizzato un circuito stampato unilaterale, che è fissato in una custodia di plastica.
Questo relè ha i seguenti parametri:
Il corpo del dispositivo deve essere comodo per tenerlo tra le mani ei comandi sono posizionati in modo che l'operatore possa facilmente controllare il modello.
Il dispositivo deve funzionare in modo affidabile nelle seguenti condizioni:
In questo circuito del dispositivo, viene utilizzato un microfono, nonché il suo amplificatore basato sul transistor VT1 per aprire il relè, la potenza di amplificazione viene regolata utilizzando il trimmer R6. Il relè può essere aperto anche premendo una volta il pulsante S1.
L'apertura avviene tramite la carica accumulata sul condensatore C5. Dopo l'apertura, questo condensatore, così come il condensatore C9 (regola il tempo di apertura del relè), vengono diluiti attraverso i resistori R10, R11. Inoltre, un transistor VT4 viene utilizzato per accelerare la scarica.
Quando il relè si apre (apertura del transistor VT5), la corrente nel circuito R12, HL1 si ferma, l'amplificatore del microfono viene diseccitato e la tensione sul condensatore C4 scende a 0.
La chiusura del relè avviene dopo la chiusura del transistor VT5. Dopo aver chiuso l'alimentazione del LED e l'amplificatore del microfono viene ripristinato, il dispositivo torna al suo stato originale.
Tutti gli elementi sono sufficientemente affidabili nell'uso, poco costosi e soddisfano tutti i requisiti operativi ed elettrici, nonché hanno dimensioni consentite.
- Selezione e giustificazione di elementi e materiali.
2.1 Selezione delle resistenze.
Per la fabbricazione del dispositivo, selezioneremo i più comuni resistori di produzione industriale del tipo MLT, con una dissipazione di potenza nominale di 0,125 W, questi resistori sono progettati per funzionare a una temperatura ambiente di -60 h + 70 ° C e umidità relativa fino al 98% a una temperatura di + 35 ° C, che soddisfa i termini di riferimento. Alcuni resistori TK richiedono più potenza, in base ai requisiti scegliamo quelli più potenti.
Selezioniamo la resistenza trimmer del tipo SP3 - 19.
Inoltre, per risparmiare spazio, ho usato resistenze K1-12 - senza cornice.
La resistenza nominale di tutti i resistori è mostrata nell'elenco degli elementi. Corrispondono alla gamma standard di resistenze consigliate per questo tipo di resistore.
2.2 Selezione dei condensatori.
Scegliamo condensatori elettrolitici del tipo K50, poiché sono abbastanza economici e comuni. Se possibile, per ridurre le dimensioni, scegliamo condensatori a telaio aperto del tipo K10. Sono necessari anche condensatori ad alta tensione, selezioniamo condensatori che soddisfano questa condizione - K73. Li abbiamo scelti in base al fatto che sono adatti alla tensione nominale e hanno dimensioni relativamente ridotte, sono adatti anche per il range di temperatura di esercizio. I condensatori elettrolitici sono condensatori ossido-elettrolitici progettati per funzionare in circuiti a corrente continua e pulsata con temperature ambiente di -20h + 70 ° C e hanno un tempo di funzionamento minimo di 5000 ore, progettati per il montaggio su un circuito stampato.
2.3 Selezione LED.
Come indicatore del funzionamento del dispositivo, viene utilizzato il LED rosso HL1 AL307, in quanto più economico, semplice e affidabile.
2.4 Selezione del materiale del corpo.
Sceglieremo una custodia in plastica stampata come la più leggera, fornendo una resistenza strutturale sufficiente e dimensioni ridotte in conformità con le specifiche tecniche.
2.6 Scelta del sistema di alimentazione.
Questo dispositivo è alimentato da una rete ~ 220 V, 50 Hz tramite un carico.
2.7 Scelta del materiale PCB.
Questo dispositivo utilizza un circuito stampato in fibra di vetro. Questo materiale è stato preso come spesso utilizzato nella produzione. È meccanicamente più resistente e anche le connessioni capacitive sono indebolite rispetto ad altri materiali (ad esempio, getinax).
3. Selezione e giustificazione di una soluzione progettuale.
Il cablaggio stampato è ampiamente utilizzato nella progettazione di RES. Si presenta sotto forma di circuiti stampati o cavi stampati flessibili. Un metallo rivestito dielettrico o dielettrico viene utilizzato come base per un circuito stampato e un dielettrico per cavi stampati flessibili. Per realizzare conduttori stampati, il dielettrico è spesso coperto con un foglio di rame 35 ... 50 μmo foglio di rame o nichel con uno spessore di 5 ... 1 0 μm... Non siamo in grado di utilizzare un circuito stampato monolaterale, a causa della complessità del dispositivo, ne utilizziamo uno bifacciale. Il cablaggio stampato viene eseguito utilizzando il metodo positivo combinato di base (con preforatura). Questo metodo si basa sui processi di deposizione galvanica del rame.
Nel determinare l'area del pannello, le dimensioni e le proporzioni dei lati, sono stati presi in considerazione i seguenti fattori: l'area degli elementi posti sul pannello e l'area delle zone ausiliarie; ammissibilità delle dimensioni in termini di capacità tecnologiche e condizioni operative. Quando si determina l'area della scheda, l'area totale degli elementi installati su di essa viene moltiplicata per il coefficiente di disintegrazione pari a 1,5 ... 3 e l'area delle zone ausiliarie viene aggiunta a quest'area. La disintegrazione viene eseguita al fine di fornire spazi vuoti per il posizionamento delle linee di comunicazione, rimozione del calore. Un'eccessiva riduzione degli spazi tra gli elementi sulla tavola può portare ad un aumento dell'intensità del regime termico.
Insieme al resto delle parti, la scheda viene posizionata nella custodia con viti di montaggio.
Poiché la dissipazione di potenza specifica è bassa, viene utilizzato il raffreddamento naturale.
4. Selezione e giustificazione di un metodo per la fabbricazione di un circuito stampato.
A seconda del numero di strati conduttivi applicati, i circuiti stampati (PCB) sono divisi in uno: a doppia faccia e multistrato. I PCB bifacciali sono realizzati su una base colata in rilievo senza metallizzazione o con metallizzazione. Sono utilizzati per l'installazione di apparecchiature radio domestiche, alimentatori e dispositivi di comunicazione.
I metodi di produzione del PP sono divisi in due gruppi: sottrattivo e additivo, nonché combinato (misto). Nei metodi sottrattivi, i dielettrici rivestiti di pellicola vengono utilizzati come base per il cablaggio stampato, su cui viene formato un modello conduttivo rimuovendo la pellicola dalle aree non conduttive. I metodi additivi si basano sulla deposizione selettiva di un rivestimento conduttivo, sul quale può essere preventivamente applicato uno strato di composizione adesiva.
Nonostante i vantaggi, l'uso del metodo additivo nella produzione in serie di PP è limitato dalla bassa produttività del processo di metallizzazione chimica, dall'intenso effetto degli elettroliti sul dielettrico e dalla difficoltà di ottenere rivestimenti metallici con buona adesione. La tecnologia sottrattiva è dominante in queste condizioni, ma la più vantaggiosa (poiché trae vantaggio da entrambi i metodi) è quella combinata.
I principali metodi utilizzati nel settore per creare un modello di cablaggio stampato sono la stampa offset, la serigrafia e la stampa fotografica. La scelta del metodo è determinata dalla progettazione del PCB, dalla precisione e dalla densità di installazione richieste, dalla produttività dell'apparecchiatura e dall'economia del processo.
Poiché il PCB è a doppia faccia, la densità di installazione non è grande (la larghezza minima dei conduttori non è inferiore a 1 mm) e la produzione è sicuramente seriale, quindi in questo corso di lavoro la scheda è realizzata con un metodo chimico-griglia. Questo metodo è ampiamente utilizzato nella produzione di massa e in serie di circuiti stampati in fibra di vetro. Di norma, la produzione di schede viene eseguita su linee meccanizzate universali, costituite da macchine automatiche separate e dispositivi semiautomatici, che eseguono in sequenza le operazioni del processo tecnologico.
L'intero processo di produzione dei circuiti stampati consiste nelle seguenti operazioni tecnologiche di base:
1. Taglio del materiale e produzione di fogli di cartone;
2. Disegno dello schema con vernice resistente agli acidi;
3. Acquaforte;
4. Rimozione dello strato protettivo di vernice;
5. Spazzolatura;
6. Applicazione di una maschera epossidica protettiva;
7. Stagnatura a caldo dei punti di saldatura;
8. Stampaggio;
9. Marcatura;
10. Controllo del consiglio.
Con l'obiettivo della massima meccanizzazione e automazione del processo, tutti i circuiti stampati vengono realizzati (lavorati in linea) su uno dei grezzi tecnologici dimensionali.
Il processo tecnologico è descritto più dettagliatamente nell'appendice.
5. Descrizione del design del dispositivo.
Il dispositivo è realizzato in conformità con i termini di riferimento ed è inserito in una custodia di plastica. Dimensioni della cassa 1359545. Tutti i radioelementi sono posti su un circuito stampato posizionato orizzontalmente. La scheda è fissata alla custodia con una connessione a vite. Il coperchio della custodia è fissato all'alloggiamento con due viti.
Una scanalatura è ritagliata sul lato della custodia per l'uscita del cavo di alimentazione. Nella parte superiore del case è praticato un foro per l'installazione dell'indicatore LED, inoltre è presente uno slot che facilita l'accesso delle onde sonore all'altoparlante situato all'interno del dispositivo. Per ridurre i costi di esecuzione, ho scelto un LED rosso.
6. Calcolo della producibilità del progetto.
In pratica, poiché la producibilità è una delle caratteristiche più importanti, diventa necessario valutarla quando si sceglie l'opzione migliore per la sua fabbricazione tra diverse possibili.
Esistono molti indicatori diversi in base ai quali vengono valutate sia le componenti generali che quelle individuali. Consideriamo alcuni di loro.
6.1 Distribuzione delle parti per successione
Sulla base della tabella 1, vengono determinati i seguenti coefficienti:
|
Indicatori |
||||||
|
Appositamente manufatto |
Normale |
Acquistato |
||||
|
Per questo |
Bagni presi in prestito da altri prodotti, |
elementi di fissaggio, |
Elementi di fissaggio, |
Non standard |
Standard |
|
|
quantità nomi, D |
||||||
|
quantità parti, W |
||||||
Nsh.n. - il numero di parti sciolte;
Nsh.p. - il numero di parti standard;
Nsh.k. - il numero di elementi di fissaggio;
Nsh.v. - il numero di tutte le parti.
Nsh.z. - il numero di parti prese in prestito da altri prodotti;
Nsh.k. - il numero di elementi di fissaggio.
Nsh.s. - il numero di parti realizzate appositamente per questo prodotto;
Nd.s. - il numero di varietà di parti realizzate appositamente per questo prodotto.
Nshp - il numero di parti non standard.
- Fattore di normalizzazione
2. Tasso debitore:
3. Coefficiente di ripetibilità:
4. Coefficiente di successione:
6.2 Distribuzione dei nodi per complessità e intercambiabilità all'interno di un nodo
Qui, in base alla tabella 2, vengono determinati i seguenti coefficienti:
1. Fattore di complessità dell'assemblaggio:
2. Coefficiente di intercambiabilità all'interno dei nodi:
7 . Calcolo dei parametri di progetto del circuito stampato.
Come dati iniziali, devi avere: il design del circuito stampato, il metodo per ottenere il motivo, la distanza minima tra i fori, il passo della griglia di coordinate, la forma delle piazzole di contatto, la densità dell'assieme. Di conseguenza, vengono calcolati il \u200b\u200bdiametro della piazzola di contatto, la larghezza del conduttore e la distanza tra gli elementi conduttivi.
La scheda è realizzata con il metodo chimico-griglia secondo la seconda classe di precisione. I suoi principali parametri di progettazione sono i seguenti:
Il valore minimo della larghezza nominale del conduttore t H \u003d 1 mm;
Distanza nominale tra i conduttori S H \u003d 0,5 mm;
Il rapporto tra il diametro del foro e lo spessore del pannello ≥ 0,33;
Tolleranza foro ∆d \u003d ± 0,05 mm;
Tolleranza larghezza conduttore mm;
Tolleranza posizione foro mm;
Tolleranza per la posizione dei pattini di contatto mm;
Tolleranza posizione conduttore mm;
Il valore della larghezza del conduttore è determinato dalla formula:
dove è la deviazione limite inferiore della larghezza del conduttore. In questo caso, t \u003d 1,05 mm.
Il diametro dei fori di montaggio viene calcolato come segue:
dov'è il diametro dell'uscita dell'elemento installato; - deviazione limite inferiore dal diametro nominale del foro di montaggio; - la differenza tra il diametro minimo del foro e
il diametro massimo della presa installata.
Quindi d 1 \u003d 0,5 mm, d 2 \u003d 0,8 mm, d 3 \u003d 1 mm, d 2 \u003d 1,1 mm.
Determina il diametro delle piazzole di contatto:
dove è la deviazione limite superiore del diametro del foro; è la deviazione limite superiore della larghezza del conduttore.
Quindi D 1 \u003d 1,8 mm, D 2 \u003d 2 mm, D 3 \u003d 2,2 mm, D 2 \u003d 2,3 mm.
Cerchiamo di trovare il valore della distanza minima tra elementi adiacenti del modello di conduzione:
Sostituendo il valore, lo otteniamo
I parametri calcolati corrispondono al disegno del PCB. Il metodo selezionato di produzione del circuito stampato consente di realizzare la scheda con i parametri ottenuti.
8. Calcolo dell'affidabilità.
Il calcolo dell'affidabilità consiste nel determinare gli indicatori quantitativi dell'affidabilità del sistema in base ai valori delle caratteristiche di affidabilità degli elementi.
A seconda della completezza della contabilizzazione dei fattori che influenzano l'affidabilità del sistema, è possibile eseguire un calcolo approssimativo dell'affidabilità, un calcolo approssimativo e un calcolo aggiornato.
Un calcolo approssimativo viene eseguito in fase di progettazione, quando non sono ancora presenti diagrammi schematici dei blocchi di sistema. Il numero di elementi nei blocchi viene determinato confrontando il sistema progettato con sistemi simili sviluppati in precedenza.
Il calcolo dell'affidabilità nella selezione dei tipi di elementi viene eseguito dopo lo sviluppo di circuiti elettrici di base. Lo scopo del calcolo è determinare la composizione razionale degli elementi.
Il calcolo dell'affidabilità quando si specificano le modalità operative degli elementi viene eseguito quando i principali problemi strutturali sono stati risolti, ma le modalità operative degli elementi possono ancora essere modificate.
I risultati di un calcolo approssimativo dell'affidabilità sono presentati sotto forma di una tabella.
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Nome e tipo di elementi |
Designazione |
Tasso di fallimento |
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Ponte a diodi |
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Diodi in lega di impulsi |
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Doppio bottone |
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Condensatori a telaio aperto |
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Condensatori ceramici |
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Condensatori a film |
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Condensatori elettrolitici |
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Microfono |
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Cavi di collegamento |
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Resistori MLT-0.25 |
R2, R3, R10, R13-R15, R17 |
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Resistori MLT-1.0 |
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Resistenze a telaio aperto |
R1, R4, R5, R7-R9, R11, R12, R16, R18 |
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Resistenza trimmer |
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Diodo ad emissione luminosa |
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Diodo Zener |
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Transistor ad effetto di campo |
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Transistor bipolari |
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Connettore Spina RS4TV |
Il tempo medio tra i guasti è:
Il grafico dell'affidabilità è costruito in modo esponenziale
Questo grafico è mostrato nella Figura 1.
Fig. 1. Grafico dell'affidabilità del dispositivo.
Questi risultati soddisfano la condizione TK.
9. Conclusione.
Durante il corso si è lavorato sul tema "Relè acustico su un transistor ad effetto di campo", sono stati effettuati i calcoli del progetto e dei parametri tecnologici del circuito stampato e dell'affidabilità del circuito. È stata fatta la scelta e la giustificazione del metodo di produzione del circuito stampato e degli elementi.
Come risultato del lavoro, è stato sviluppato un dispositivo che è pienamente conforme alle specifiche tecniche.
Sulla base dei risultati del calcolo, possiamo concludere che il dispositivo può essere prodotto sia in serie che in pezzo senza alcuna restrizione.
Elenco della letteratura utilizzata.
1. Una breve guida al progettista di apparecchiature elettroniche. Ed. R.G. Varlamova. M., "Sov. radio ", 1973, 856s.
2. Pavlovsky VV, Vasiliev VP, Gutman TN, Progettazione di processi tecnologici per la produzione di apparecchiature elettroniche. Manuale di progettazione del corso: libro di testo. manuale per le università. - M .: Radio e comunicazione, 1982.-160s.
3. Sviluppo ed esecuzione della documentazione di progetto per apparecchiature elettroniche: Manuale / E.T. Romanychev, A.K. Ivanova, A.S. Kulikov e altri; ed. E.T. Romanycheva. -2a ed., Rev. e aggiungi. - M.: Radio e comunicazione, 1989. - 448s.
4. Raccolta di compiti ed esercizi sulla tecnologia di REA: C32 Textbook / Ed. E. M. Parfenova. - M .: Superiore. scuola, 1982-255s.
5. Resistori: (libro di consultazione) / Yu. N. Andreev, AI Antonyan e altri; Ed. I.I. Chetvertakova. - M .: Energoizdat, 1981 - 352s.
6. Raccolta di problemi sulla teoria dell'affidabilità. Ed. A.M. Polovko e I.M. Malikova. M., Casa editrice "Radio sovietica", 1972, 408 pagine.
7. Tecnologia e automazione della produzione di apparecchiature elettroniche radio: Libro di testo per università / IP Bushminsky, O.Sh. Dautov, A.P. Dostanko e altri; Ed. A.P. Dostanko, Sh.M. Chabdarova. - M.: Radio e comunicazione, 1989. - 624s.
8. Microcircuiti integrati: Manuale / B.V. Tarabrin, L.F. Lunin e altri; Ed. B.V. Tarabrina. - M .: Radio e comunicazione. 1984 - 528 p.
