Podstawy projektowania komputerowego i symulacji OZE. Schematyczne modelowanie radiowego sprzętu elektronicznego Modelowanie elementów i zespołów radiowego sprzętu elektronicznego

Pytania do egzaminu „Modelowanie elementów i zespołów urządzeń elektronicznych”

Tryby symulacji.

Wyjaśnij następujące tryby symulacji w programie Electronic WorkBench (EWB) CAD:

6. Przeszukiwanie parametrów

7. Zmiana temperatury

9. Funkcja transferu

14. Zamiatanie DC

Elementy OZE

1. Niezależne źródła. Rodzaje niezależnych źródeł. Porównanie źródeł EWB i OrCAD.

V ^ @ REFDES% +% -? DC | DC @DC | ? AC | AC @AC | ? TRAN | @TRAN |

I ^ @ REFDES% +% -? DC | DC @DC | ? AC | AC @AC | ? TRAN | @TRAN |

2. Pasywne komponenty RLC. Modele i parametry modeli w CAD EWB. Wzajemna indukcyjność i rdzeń magnetyczny.

C ^ @ REFDES% 1% 2? TOLERANCE | C ^ @ REFDES | @VALUE? IC / [email chroniony]/? TOLERANCJA | \\ n.model C ^ @ REFDES CAP C \u003d 1 [email chroniony]%|

R ^ @ REFDES% 1% 2? TOLERANCE | R ^ @ REFDES | @VALUE? TOLERANCE | \\ n.model R ^ @ REFDES RES R \u003d 1 [email chroniony]%|

L ^ @ REFDES% 1% 2? TOLERANCE | L ^ @ REFDES | @VALUE? IC / [email chroniony]/? TOLERANCJA | \\ n.model L ^ @ REFDES IND L \u003d 1 [email chroniony]%|

Kn ^ @ REFDES L ^ @ L1? L2 | L ^ @ L2 | ? L3 | \\ n + L ^ @ L3 | ? L4 | L ^ @ L4 | ? L5 | \\ n + L ^ @ L5 | ? L6 | L ^ @ L6 | @SPRZĘGANIE

Tranzystory bipolarne

Q ^ @ REFDES% c% b% e @MODEL

3. Schemat pomiaru zależności częstotliwości odcięcia przepływu prądu fT (Ic) od prądu kolektora ( Zyskaj przepustowość).

4. Schemat pomiaru zależności czasu resorpcji ładunku ts (Ic) od prądu kolektora ( Czas przechowywania).

5. Schemat pomiaru zależności pojemności bariery przejścia kolektor-podstawa Cobo (Vcb) ( Pojemność C-B) i bazowy emiter Cibo (Veb) ( Pojemność E-B).

Węzły OZE.

6. Aperiodyczny wzmacniacz na tranzystorze bipolarnym. Wspólny obwód emitera. Przeznaczenie elementów. Wybór punktu pracy w zakresie przepustowości (przejścia) i charakterystyki wyjściowej. Powołanie elementów. Zapewnienie trybu DC. Jak zapewnić liniowość wzmacniacza aperiodycznego. Charakterystyka Ku, Ki, Rin, Rout. Porównanie z innymi programami. Równoważny obwód wzmacniacza.

7. Ujemne sprzężenie zwrotne dla prądu i napięcia. Wspólny obwód emitera z ujemnym napięciem zwrotnym. Przeznaczenie elementów. Wybór punktu pracy w zakresie przepustowości (przejścia) i charakterystyki wyjściowej. Powołanie elementów. Zapewnienie trybu DC. Jak zapewnić liniowość wzmacniacza aperiodycznego. Charakterystyka Ku, Ki, Rin, Rout. Porównanie z innymi programami. Równoważny obwód wzmacniacza.

8. Aperiodyczny wzmacniacz na tranzystorze bipolarnym. Schemat ze wspólną podstawą. Przeznaczenie elementów. Wybór punktu pracy w zakresie przepustowości (przejścia) i charakterystyki wyjściowej. Powołanie elementów. Zapewnienie trybu DC. Jak zapewnić liniowość wzmacniacza aperiodycznego. Charakterystyka Ku, Ki, Rin, Rout. Porównanie z innymi programami. Równoważny obwód wzmacniacza.

9. Aperiodyczny wzmacniacz na tranzystorze bipolarnym. Wspólny obwód kolektora. Przeznaczenie elementów. Wybór punktu pracy w zakresie przepustowości (przejścia) i charakterystyki wyjściowej. Powołanie elementów. Zapewnienie trybu DC. Jak zapewnić liniowość wzmacniacza aperiodycznego. Charakterystyka Ku, Ki, Rin, Rout. Porównanie z innymi programami. Równoważny obwód wzmacniacza.

10. Aperiodyczny wzmacniacz na tranzystorze polowym. Obwód ze wspólnym źródłem. Przeznaczenie elementów. Wybór punktu pracy bramki magazynowej i charakterystyki wyjściowej. Powołanie elementów. Jak zapewnić liniowość wzmacniacza aperiodycznego. Charakterystyka Ku, Ki, Rin, Rout. Porównanie z innymi programami. Równoważny obwód wzmacniacza.

	MINISTERSTWO EDUKACJI FEDERACJI ROSYJSKIEJ Lotnictwo Rybińskie akademia Technologiczna nazwana na cześć P.A. Solovyova
MODELOWANIE ELEMENTY I JEDNOSTKI OZE
Program nauczania i wytyczne dotyczące wdrażania praca testowa
Dla studentów specjalności 210201 Projektowanie i technologia OZE, objętych programami edukacyjnymi z pełnymi i skróconymi okresami treningu
Rybinsk 2007

UDC 621.396.6

Modelowanie elementów i jednostek OZE: Program dyscypliny akademickiej i wytyczne do realizacji prac kontrolnych. / Komp. A.V. Pechatkin; RGATA. - Rybinsk, 2007. - 60 str. - (Kształcenie na odległość RGATA).

SKŁADACZ

kandydat nauk technicznych, profesor nadzwyczajny A.V. Pechatkin

OMÓWIONE

na spotkaniu Katedry Systemów Radioelektronicznych i Telekomunikacyjnych (RTS)

Głowa RIO M.A. Salkova

Układ komputera - E.V. Shlein

Numer licencji: 06341 z dnia 26.11.01

Podpisano do druku ________

Format 60´84 1/16 Uch.-ed. l. 4. Nakład ____. Zamówienie_____

Laboratorium mnożenia RGATA 152934, Rybinsk, ul. Puszkin, 53 lata

ã A.V. Pechatkin, 2007

ã RGATA, 2007

Przedmowa. 4

1 Główne kwestie organizacyjne. 4

2.1 Ogólne. 7

2.1.1 Symulacja sygnału. 8

2.1.2 Urządzenia wzmacniające. dziewięć

3 Procedura wykonywania prac kontrolnych. 10

3.1 Rejestracja prac kontrolnych .. 12

3.2 Praca z szablonami elektronicznymi i dokumentami elektronicznymi. 13

3.2.1 Podstawowe zasady pracy z szablonami elektronicznymi: 14

3.2.2 Rejestracja i identyfikacja dokumentów elektronicznych. czternaście

4 Krótkie informacje teoretyczne. 15

4.1 Obliczanie stopnia aperiodycznego na tranzystorze bipolarnym. 15

4.1.1 Obliczanie stopnia aperiodycznego na tranzystorze polowym. 18

4.1.2 Obliczanie wzmacniaczy rezonansowych z pojedynczymi i sprzężonymi obwodami oscylacyjnymi. 20

Dodatek A .. 25

Dodatek B. 26

Załącznik B. 27

Dodatek D. 30

Załącznik E .. 32

Dodatek E. 33

Dodatek G .. 35

Załącznik I .. 36

Dodatek K .. 37

Załącznik L .. 48

Przedmowa

Dyscyplina „Modelowanie elementów i zespołów OZE” odnosi się do cyklu ogólnych dyscyplin matematyczno-przyrodniczych o specjalności 210201 „Projektowanie i technologia OZE” i jest jedną z dyscyplin mających na celu opanowanie technologii informatycznych wspierających kompleksowe projektowanie elektroniczne. Program dyscyplin zawarty w niniejszej instrukcji oraz wymagania dotyczące wykonania pracy testowej są w pełni zgodne z państwowym standardem kształcenia wyższego szkolnictwa zawodowego oraz wymaganiami dla specjalności 210101 „Projektowanie i technologia OZE”.

Wysyłanie dobrej pracy do bazy wiedzy jest proste. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy korzystający z bazy wiedzy w swoich studiach i pracy będą Ci bardzo wdzięczni.

Wysłany dnia http://www.allbest.ru/

Wysłany dnia http://www.allbest.ru/

Instytut Woroneża Ministerstwa Spraw Wewnętrznych Rosji

Departament bezpieczeństwa pozawydziałowego

TEST

w dyscyplinie „Podstawy komputerowego projektowania i modelowania radiowych urządzeń elektronicznych”

Temat: „Schematyczne modelowanie radiowego sprzętu elektronicznego”

Opracowany przez: kadeta 41 plutonu szkoleniowego prywatnej policji R.G. Vostrikov

Woroneż 2015

Wprowadzenie

1. Wprowadzenie do CAD

2.3 Symulacja wydajności dynamicznej

2.4 Modelowanie odpowiedzi częstotliwościowych

Wniosek

Lista referencji

Wprowadzenie

System komputerowego wspomagania projektowania (CAD) to system organizacyjno-techniczny składający się z zestawu narzędzi do automatyzacji projektowania oraz zespołu specjalistów z działów organizacji projektowej wykonującego komputerowo wspomagane projektowanie obiektu będące efektem działalności organizacji projektującej.

Zastosowanie systemów projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) umożliwia przejście od tradycyjnego prototypowania opracowanego sprzętu do jego symulacji za pomocą komputera. W takim przypadku z reguły przeprowadzany jest cykl projektowania od końca do końca, który obejmuje:

Synteza struktury i koncepcji sprzętu radioelektronicznego (OZE);

Analiza jego charakterystyk w różnych trybach z uwzględnieniem rozrzutu parametrów elementów składowych i obecności czynników destabilizujących, przeprowadzenie optymalizacji parametrycznej;

Synteza topologii, w tym umieszczanie PCB i trasowanie połączeń;

Weryfikacja (sprawdzenie) topologii płytki drukowanej;

Wydanie dokumentacji projektowej.

Problemy z syntezą strukturalną rozwiązuje się za pomocą wysoce wyspecjalizowanych programów skupionych na urządzeniach określonego typu, na przykład stworzono dużą liczbę programów do syntezy układów dopasowujących, filtrów analogowych i cyfrowych. Największe osiągnięcia w budowie programów do syntezy strukturalnej i syntezy schematów obwodów ma miejsce w dziedzinie projektowania urządzeń cyfrowych. Struktura i schemat większości urządzeń w dużej mierze zależą od obszaru zastosowania i wstępnych danych projektowych, co stwarza duże trudności w syntezie schematu za pomocą komputera. Dlatego zazwyczaj początkowa wersja schematu jest przygotowywana przez inżyniera „ręcznie”, a następnie modelowana i optymalizowana na komputerze.

Nowoczesne programy CAD działają w trybie interaktywnym i posiadają duży zestaw modułów usługowych. Pakiety oprogramowania CAD są w stanie rozwiązać najbardziej złożone problemy związane z modelowaniem radiowych urządzeń elektronicznych, takich jak zasilacze, wzmacniacze, przetworniki sygnału i inne. Wyniki symulacji to tryby prądu stałego, przebiegi, charakterystyki częstotliwościowe i widmowe, a nawet temperatury elementów. Programy symulacyjne potrafią nawet przewyższać możliwościami przyrządów pomiarowych, np. Pozwalają na obserwację oscylogramów prądów i mocy w elementach bez wprowadzania do urządzenia rezystorów pomiarowych. Uzyskane wyniki mogą pomóc zidentyfikować przyczyny możliwych lub rzeczywistych awarii urządzenia, znaleźć sposoby na poprawę jego jakości. Użycie programów symulacyjnych pozwala przeanalizować wiele różnych opcji projektu obwodu i wybrać najlepszą bez poświęcania na to ani jednego elementu radiowego.

Topologia płytki drukowanej jest opracowywana po zakończeniu symulacji obwodu. W tej fazie projektowania elementy są umieszczane na PCB, a połączenia są trasowane. Największe sukcesy odnoszą płytki drukowane urządzeń cyfrowych, w których interwencja człowieka w proces syntezy topologii jest stosunkowo niewielka. Rozwój urządzeń analogowych wymaga znacznie większego udziału człowieka w procesie projektowania, korekty i, jeśli to konieczne, częściowej zmiany wyników projektowania wspomaganego komputerowo. Główną trudnością w rozwoju urządzeń analogowych jest automatyzacja syntezy topologii i zapewnienie współdziałania programów do modelowania obwodów i syntezy topologii. Ponadto dość trudno jest sformalizować wiele dodatkowych wymagań dla urządzeń analogowych, na przykład wymóg dotyczący kompatybilności elektromagnetycznej komponentów.

Głównym celem prac kontrolnych jest opanowanie metodologii komputerowego wspomagania projektowania i modelowania obwodów zespołów i bloków sprzętu elektronicznego z wykorzystaniem narzędzi CAD.

Do osiągnięcia tego celu służą następujące zadania:

1) badanie możliwości nowoczesnych pakietów oprogramowania do CAD OZE;

2) ukształtowanie wiedzy teoretycznej i umiejętności praktycznych w zakresie wykorzystania narzędzi CAD w modelowaniu obwodów jednostek i bloków urządzeń elektronicznych.

W toku prac kontrolnych wymagane jest:

1) przeanalizować główne możliwości pakietu symulacyjnego obwodu używanego w pracy testowej;

2) wykonać modelowanie charakterystyk statycznych, dynamicznych i częstotliwościowych zespołów i zespołów urządzeń radioelektronicznych;

3) optymalizacji parametrów i charakterystyk OZE.

1. Wprowadzenie do CAD

Automatyzacja projektowania zajmuje szczególne miejsce wśród technologii informacyjnych. Po pierwsze, automatyzacja projektowania jest dyscypliną syntetyczną, a jej częściami składowymi jest wiele innych nowoczesnych technologii informacyjnych. Zatem wsparcie techniczne systemów projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) opiera się na wykorzystaniu sieci komputerowych i technologii telekomunikacyjnych; w CAD wykorzystuje się komputery osobiste i stacje robocze.

Oprogramowanie CAD wyróżnia bogactwo i różnorodność metod stosowanych w matematyce obliczeniowej, statystyce, programowaniu matematycznym, matematyce dyskretnej i sztucznej inteligencji. Po drugie, znajomość podstaw automatyzacji projektowania i umiejętność pracy z narzędziami CAD jest wymagana od prawie każdego inżyniera-programisty. Działy projektowe, biura projektowe i biura są nasycone komputerami. Praca projektanta przy zwykłej desce kreślarskiej, obliczenia za pomocą suwaka logarytmicznego czy projektowanie raportu na maszynie do pisania stały się anachronizmem. Przedsiębiorstwa rozwijające się bez CAD lub z niewielkim ich wykorzystaniem okazują się niekonkurencyjne zarówno ze względu na duże koszty materiałowe i czasowe projektowania, jak i niską jakość projektów. Pojawienie się pierwszych programów do automatyzacji projektowania za granicą oraz w ZSRR sięga wczesnych lat 60. Następnie powstały programy do rozwiązywania problemów mechaniki konstrukcji, analizy obwodów elektronicznych, projektowania obwodów drukowanych.

Dalszy rozwój CAD podążał ścieżką tworzenia sprzętu i oprogramowania dla grafiki komputerowej, zwiększania wydajności obliczeniowej programów do modelowania i analizy, poszerzania obszarów aplikacji CAD, upraszczania interfejsu użytkownika oraz wprowadzania elementów sztucznej inteligencji do CAD.

Do tej pory stworzono wiele programów i kompleksów metodologicznych dla CAD o różnym stopniu specjalizacji i zorientowaniu na aplikacje. W rezultacie automatyzacja projektowania stała się niezbędnym elementem szkolenia inżynierów różnych specjalności; Inżynier, który nie ma wiedzy i nie może pracować w CAD, nie może być uważany za pełnoprawnego specjalistę.

Szkolenie inżynierów różnych specjalności z zakresu CAD obejmuje komponenty podstawowe i specjalne. Najbardziej ogólne zapisy, modele i metody komputerowego wspomagania projektowania zawarte są w programie kursu z podstaw CAD, bardziej szczegółowe badanie tych metod i programów, które są specyficzne dla określonych specjalności, znajduje się w dyscyplinach specjalistycznych.

1.1 Podstawowe zasady konstrukcji CAD

Rozwój CAD jest poważnym problemem naukowym i technicznym, a jego wdrożenie wymaga znacznych nakładów kapitałowych. Zgromadzone doświadczenie pozwala nam wskazać następujące podstawowe zasady projektowania CAD.

1.SAPR - system człowiek-maszyna. Wszystkie tworzone i tworzone komputerowo systemy projektowania są zautomatyzowane, ważną rolę odgrywa w nich człowiek - inżynier opracowujący projekt środka technicznego.

W chwili obecnej, a przynajmniej w najbliższych latach, nie oczekuje się tworzenia zautomatyzowanych systemów projektowania i nic nie zagraża monopolowi człowieka przy podejmowaniu kluczowych decyzji w procesie projektowania. Osoba w CAD musi po pierwsze rozwiązywać wszystkie zadania, które nie są sformalizowane, a po drugie zadania, które osoba wykonuje na podstawie swoich zdolności heurystycznych skuteczniej niż nowoczesny komputer oparty na swoich możliwościach obliczeniowych. Ścisłe współdziałanie człowieka i komputera w procesie projektowania jest jedną z zasad budowy i obsługi systemu CAD.

2. SAPR to hierarchiczny system, który wdraża zintegrowane podejście do automatyzacji na wszystkich poziomach projektowania. Hierarchia poziomów projektowania znajduje odzwierciedlenie w strukturze specjalnego oprogramowania CAD w postaci hierarchii podsystemów.

Należy szczególnie podkreślić celowość zapewnienia zintegrowanego charakteru CAD, ponieważ automatyzacja projektowania tylko na jednym z poziomów jest znacznie mniej skuteczna niż pełna automatyzacja na wszystkich poziomach. Hierarchiczna struktura dotyczy nie tylko specjalnego oprogramowania, ale także sprzętu CAD, podzielonego na centralny kompleks komputerowy i zautomatyzowane stacje robocze dla projektantów.

3. SAPR - zbiór podsystemów spójnych informacyjnie. Ta bardzo ważna zasada powinna dotyczyć nie tylko połączeń między dużymi podsystemami, ale także połączeń między mniejszymi częściami podsystemów. Spójność informacji oznacza, że \u200b\u200bwszystkie lub większość możliwych sekwencji zadań projektowych jest obsługiwanych przez programy spójne informacyjnie. Dwa programy są spójne pod względem informacyjnym, jeśli wszystkie dane będące przedmiotem przetwarzania w obu programach są zawarte w tablicach numerycznych, które nie wymagają zmian podczas przechodzenia z jednego programu do drugiego. Zatem powiązania informacyjne mogą przejawiać się w fakcie, że wyniki rozwiązania jednego problemu będą danymi wyjściowymi dla innego problemu. Jeżeli do koordynacji programów wymagane jest znaczne przetwarzanie tablicy ogólnej z udziałem osoby, która dodaje brakujące parametry, ręcznie przestawia tablicę lub zmienia wartości liczbowe poszczególnych parametrów, to programy nie są koordynowane informacyjnie. Ręczne przepakowywanie tablicy prowadzi do znacznych opóźnień czasowych, wzrostu liczby błędów, a tym samym zmniejsza zapotrzebowanie na usługi CAD. Niespójność informacji zmienia CAD w zbiór samodzielnych programów, a jakość decyzji projektowych jest obniżona z powodu zaniedbania w podsystemach wielu czynników szacowanych w innych podsystemach.

4. CAD to otwarty i ewoluujący system. Istnieją co najmniej dwa dobre powody, dla których CAD powinien być systemem zmiennym w czasie. Po pierwsze, opracowanie tak złożonego obiektu, jakim jest system CAD, zajmuje dużo czasu, a ekonomicznie opłacalne jest uruchamianie części systemu, gdy tylko są one gotowe. Podstawowa wersja uruchomionego systemu jest dodatkowo rozbudowywana. Po drugie, ciągły postęp technologii, projektowanych obiektów, technologii komputerowej i matematyki obliczeniowej prowadzi do powstawania nowych, doskonalszych modeli matematycznych i programów, które powinny zastąpić stare, mniej udane analogi. Dlatego CAD powinien być systemem otwartym, to znaczy powinien mieć właściwość łatwości stosowania nowych metod i narzędzi.

5.SAPR to wyspecjalizowany system z maksymalnym wykorzystaniem zunifikowanych modułów. Wymagania dotyczące wysokiej wydajności i wszechstronności są zwykle sprzeczne. Jest to nadal ważne dla CAD. Wysoką wydajność CAD, wyrażającą się przede wszystkim niskim kosztem czasu i materiałów w rozwiązywaniu problemów projektowych, uzyskuje się dzięki specjalizacji systemów. Oczywiście liczba różnych systemów CAD rośnie. Aby obniżyć koszty rozwoju wielu wyspecjalizowanych systemów CAD, wskazane jest budowanie ich w oparciu o maksymalne wykorzystanie zunifikowanych komponentów. Warunkiem koniecznym unifikacji jest poszukiwanie wspólnych cech i zapisów w modelowaniu, analizie i syntezie heterogenicznych obiektów technicznych. Z pewnością można sformułować szereg innych zasad, które podkreślają wszechstronność i złożoność problemu CAD.

1.2 Systemowe podejście do projektowania

Podstawowe idee i zasady projektowania złożonych systemów są wyrażone w podejściu systemowym. Dla specjalisty z zakresu inżynierii systemów są one oczywiste i naturalne, jednak ich przestrzeganie i wdrażanie często wiąże się z pewnymi utrudnieniami wynikającymi z cech konstrukcyjnych. Podobnie jak większość wykształconych dorosłych, którzy poprawnie używają swojego języka ojczystego bez angażowania reguł gramatycznych, inżynierowie przyjmują podejście systemowe bez uciekania się do podręczników analizy systemów. Jednak intuicyjne podejście bez stosowania zasad analizy systemów może nie wystarczyć do rozwiązania coraz bardziej złożonych problemów inżynierii.

Podstawową ogólną zasadą podejścia systemowego jest rozważenie części zjawiska lub złożonego systemu, z uwzględnieniem ich interakcji. Systematyczne podejście ujawnia strukturę systemu, jego połączenia wewnętrzne i zewnętrzne.

1.3 Struktura CAD

Jak każdy złożony system, CAD składa się z podsystemów. Rozróżnij podsystemy projektowania i utrzymania.

Podsystemy projektowe bezpośrednio wykonują procedury projektowe. Przykładami podsystemów projektowych są podsystemy do geometrycznego trójwymiarowego modelowania obiektów mechanicznych, tworzenia dokumentacji projektowej, analizy obwodów i śledzenia połączeń na płytkach drukowanych.

Podsystemy usługowe zapewniają funkcjonowanie podsystemów projektowych, ich połączenie często nazywane jest środowiskiem systemowym (lub powłoką) CAD. Typowe podsystemy usługowe to podsystemy zarządzania danymi projektowymi, podsystemy rozwoju i utrzymania oprogramowania CASE (Computer Aided Software Engineering), podsystemy szkoleniowe dla użytkowników do opanowania technologii wdrożonych w CAD.

1.4 Rodzaje oprogramowania CAD

Strukturyzacja CAD w różnych aspektach determinuje wygląd typów oprogramowania CAD. Zwyczajowo rozróżnia się siedem typów oprogramowania CAD:

· Techniczny (TO), w tym różny sprzęt (komputery, urządzenia peryferyjne, przełączniki sieciowe, linie komunikacyjne, przyrządy pomiarowe);

· Matematyczny (MO), który łączy metody matematyczne, modele i algorytmy w celu projektowania;

· Oprogramowanie (oprogramowanie) reprezentowane przez komputerowe programy CAD;

· Informacyjne (IO), składające się z bazy danych, DBMS, a także zawierające inne dane, które są używane w projekcie; zwróć uwagę, że cały zestaw danych użyty w projekcie nazywany jest funduszem informacyjnym CAD, baza danych wraz z DBMS nazywana jest bankiem danych;

· Lingwistyczny (LO), wyrażony w językach komunikacji między projektantami a komputerami, językach programowania i językach wymiany danych między środkami technicznymi CAD;

· Metodyczne (MetO), w tym różne techniki projektowania; czasami zawiera również oprogramowanie;

· Organizacyjne (OO), reprezentowane przez tabele personelu, opisy stanowisk i inne dokumenty, które rządzą pracą przedsiębiorstwa projektowego.

1.5 Odmiany CAD

Klasyfikacja CAD jest przeprowadzana według szeregu cech, na przykład według aplikacji, celu, skali (złożoność rozwiązywanych zadań), charakteru podstawowego podsystemu - rdzenia CAD.

Według aplikacji następujące grupy CAD są najbardziej reprezentatywne i szeroko stosowane:

· CAD do użytku w ogólnych gałęziach przemysłu maszynowego. Często określa się je jako mechaniczne systemy CAD lub MCAD (Mechanical CAD);

Systemy CAD dla elektroniki radiowej: systemy ECAD (Electronic CAD) lub EDA (Electronic Design Automation);

· CAD w zakresie architektury i budownictwa.

Ponadto znana jest duża liczba wyspecjalizowanych systemów CAD, przydzielonych do tych grup lub reprezentujących niezależną gałąź klasyfikacji. Przykładami takich systemów są wielkoskalowe systemy CAD układów scalonych (LSI); CAD samolotów; CAD maszyn elektrycznych itp.

Electronics Workbench to międzynarodowy lider w opracowywaniu najbardziej rozpowszechnionego na świecie oprogramowania do projektowania obwodów. Firma posiada ponad 15-letnie doświadczenie w zakresie automatyzacji projektowania urządzeń i urządzeń elektronicznych i była jednym z pionierów rozwoju elektroniki komputerowej. Obecnie sprzęt Electronics Workbench jest używany na ponad 180 tysiącach stanowisk pracy. Pakiet produktów Electronics Workbench zawiera narzędzia do opisywania obwodów elektrycznych, ich emulacji (SPICE, VHDL i opatentowana ko-symulacja), a także projektowania i automatycznego trasowania obwodów drukowanych. Użytkownicy otrzymują naprawdę wyjątkowy produkt, najłatwiejszy w obsłudze user experience w branży, zintegrowany w spójną całość. Kreator narzędzia pomocy technicznej i aktualizacji (SUU) automatycznie sprawdza i instaluje niezbędne aktualizacje przez sieć, zapewniając, że oprogramowanie zawsze działa na najwyższym poziomie. Produkty Electronics Workbench i National Instruments są obecnie najściślejszymi integracjami pomiędzy elektronicznymi narzędziami do projektowania, walidacji i testowania CAD.

Multicap 9 to najbardziej intuicyjne i wszechstronne narzędzie do opisu schematów. Najnowsze narzędzia Multicap pozwalają zaoszczędzić mnóstwo czasu, obejmują niemodalną edycję, łatwą łączność i obszerną bazę danych logicznych fragmentów bezpośrednio na pulpicie. Te narzędzia umożliwiają programowe opisanie diagramu niemal natychmiast po tym, jak ma się o nim ogólne pojęcie. Identyczne sekwencje czynności wykonywane są automatycznie, bez poświęcania czasu na tworzenie, sprawdzanie i ulepszanie układu, dzięki czemu na wyjściu powstają produkty idealne o minimalnym czasie rozwoju.

Rysunek 1 - Połączenie oprogramowania Electronics Workbench

Multisim to jedyny na świecie emulator obwodów interaktywnych, który pozwala tworzyć najlepsze produkty w jak najkrótszym czasie. Multisim zawiera wersję Multicap, dzięki czemu idealnie nadaje się do programowego opisywania i natychmiastowego testowania obwodów. Multisim 9 obsługuje również współdziałanie z National Instruments LabVIEW i SignalExpress w celu ścisłej integracji narzędzi programistycznych i testowych.

Korzyści ze zintegrowanego opisu i emulacji Multisim to wyjątkowa okazja do zaprojektowania obwodu i przetestowania / emulacji go z jednego środowiska programistycznego. Takie podejście ma wiele zalet. Nowicjusze w Multisim nie muszą martwić się o złożoną składnię SPICE (program symulacyjny z naciskiem na układy scalone) i jego polecenia, podczas gdy zaawansowani użytkownicy mają możliwość konfigurowania wszystkich parametrów SPICE. Dzięki Multisim opisy obwodów nigdy nie były łatwiejsze i bardziej intuicyjne. Widok arkusza kalkulacyjnego pozwala na jednoczesną zmianę charakterystyki dowolnej liczby elementów, od płytki drukowanej do modelu SPICE. Edycja niemodalna to najbardziej efektywny sposób umieszczania i łączenia komponentów.

Praca z komponentami analogowymi i cyfrowymi jest intuicyjna i prosta. Oprócz tradycyjnej analizy SPICE, Multisim pozwoli użytkownikom na podłączenie wirtualnych instrumentów do obwodu. Koncepcja instrumentów wirtualnych to prosty i szybki sposób na zobaczenie wyniku poprzez symulację rzeczywistych zdarzeń. Również w Multisim istnieją specjalne komponenty zwane „częściami interaktywnymi”, które można modyfikować podczas emulacji. Elementy interaktywne obejmują przełączniki, potencjometry, najmniejsze zmiany w elemencie są natychmiast odzwierciedlane w symulacji. Dla bardziej wyrafinowanej analizy, Multisim oferuje ponad 15 różnych funkcji analitycznych. Niektóre przykłady obejmują AC, Monte Carlo, analizę najgorszego przypadku i Fouriera. Multisim zawiera Grapher, potężne narzędzie do przeglądania i analizy danych emulacji. Opis obwodu i funkcje testowe dostępne w Multisim pomogą każdemu projektantowi obwodów, zaoszczędzą czas i uchronią go przed błędami aż do projektowania obwodu.

Micro-Cap to wszechstronny program do analizy obwodów przeznaczony do szerokiego zakresu zastosowań. Jednak charakterystyczną cechą tego programu, podobnie jak całej rodziny Micro-Cap, jest obecność wygodnego i przyjaznego dla użytkownika interfejsu graficznego, co czyni go szczególnie atrakcyjnym dla nieprofesjonalnych odbiorców. Pomimo dość skromnych wymagań co do oprogramowania i sprzętu komputerowego (procesor nie mniejszy niż Pentium II, OS Windows 95/98 / ME lub Windows NT4 / 2000 / XP, pamięć nie mniejsza niż 64 MB, monitor nie gorszy niż SVGA), jego możliwości są dość duże. Może służyć do analizy nie tylko układów analogowych, ale także cyfrowych. Możliwe jest również mieszane modelowanie analogowo-cyfrowych urządzeń elektronicznych, a także synteza filtrów.

Możesz rozpocząć pracę w Micro-Cap nawet bez głębokiej znajomości programu. Wystarczy zapoznać się z wbudowanym filmem demonstracyjnym i zobaczyć podstawowe przykłady (w zestawie jest ich około 300). Zaawansowani użytkownicy mogą analizować złożone systemy elektroniczne przy użyciu obszernej biblioteki komponentów i zastrzeżonych makromodeli. Umiejętne wykorzystanie uproszczonych założeń umożliwia obliczenie trybów pracy złożonych urządzeń z wystarczająco wysokim stopniem dokładności.

Micro-Cap 9, 10 różnią się od młodszych członków rodziny bardziej zaawansowanymi modelami elementów elektronicznych i algorytmami obliczeniowymi. Pod względem możliwości symulacji obwodów dorównuje zintegrowanym pakietom ORCAD i PCAD2002 - dość złożonymi narzędziami do analizy i projektowania urządzeń elektronicznych, implikujących przede wszystkim profesjonalne wykorzystanie. Pełna kompatybilność z modelami SPICE i obwodami SPICE, w połączeniu z zaawansowanymi możliwościami konwersji, pozwala Micro-Cap na wykorzystanie wszystkich projektów i modeli przeznaczonych dla tych pakietów, a nabyte umiejętności modelowania pozwolą w razie potrzeby szybko opanować profesjonalne pakiety modelowania.

Micro-Cap 9, 10 zapewnia rozbudowane możliwości analizy dla urządzeń przetwarzających moc. Program posiada ustawienia, których włączenie optymalizuje algorytmy obliczania obwodów mocy, biblioteka komponentów zawiera dużą liczbę uogólnionych kontrolerów PWM oraz ciągłe modele głównych typów przetworników napięcia do analizy stabilności stabilizowanych zasilaczy opartych na nich.

Te zalety sprawiają, że program Micro-Cap jest bardzo atrakcyjny do modelowania urządzeń elektronicznych o średniej złożoności. Wygoda w pracy, niewymagające zasoby komputerowe i możliwość analizy urządzeń elektronicznych z odpowiednio dużą liczbą elementów pozwalają z powodzeniem stosować go zarówno radioamatorom, jak i studentom oraz inżynierom rozwoju. Ponadto programy z rodziny Micro-Cap są aktywnie wykorzystywane w działaniach badawczych.

Pierwsze wersje Micro-Cap rzeczywiście były raczej prymitywne i nie nadawały się do rozwiązywania rzeczywistych problemów inżynieryjnych związanych z projektowaniem obwodów. Pozwalali na obliczanie tylko prostych obwodów analogowych. Do obliczeń urządzeń cyfrowych wykorzystano inny program tej samej firmy - MicroLogic (później został zintegrowany z Micro-Cap). Ale nawet to wystarczyło, aby nauczyć studentów podstaw elektroniki.

Chciałbym szczególnie zwrócić uwagę na interfejs programu. Deweloperzy bardzo poważnie podchodzą do tego problemu, zaczynając od młodszych wersji. Dość powiedzieć, że jeszcze przed wszechobecnością Windowsa, wersja Micro-Cap IV wydana w 1992 roku miała już bardzo przyjazny dla użytkownika interfejs graficzny z okienkami, co nie było typowe dla programów tamtych czasów. Ten interfejs umożliwił DOSowi uzyskanie prawie wszystkich udogodnień, jakie mają dziś użytkownicy systemu Windows.

Korzystanie z programu Micro-Cap pozwala nie tylko studiować działanie układów elektronicznych, ale także nabywać umiejętności w zakresie konfigurowania urządzeń elektronicznych. Podstawowe metody uzyskania modelu roboczego nie odbiegają w żaden sposób od metod wprowadzania rzeczywistych urządzeń elektronicznych w tryb pracy. To właśnie te właściwości pozwalają nam polecić go przede wszystkim studentom i radioamatorom.

automatyczna częstotliwość elektroniczna programu

2. Schematyczne modelowanie OZE

2.1 Opis procesu przygotowania radiowego sprzętu elektronicznego do modelowania

Schemat elektryczny symulowanej OZE pokazano na rysunku.

Ten RES jest wzmacniaczem selektywnym (wzmacniaczem częstotliwości audio). Symulacja została przeprowadzona przy użyciu Micro-Cap 9, podobnego do SPICE programu do analogowego i cyfrowego modelowania obwodów elektrycznych i elektronicznych ze zintegrowanym edytorem wizualnym.

Aby zasymulować OZE, wykonałem następujące czynności:

1) Jako źródło sygnału wejściowego zastosowano generator napięcia sinusoidalnego o amplitudzie napięcia 0,5 V i częstotliwości oscylacji 5 kHz;

2) Urządzenie końcowe było reprezentowane przez rezystor podciągający 4 Ohm, co odpowiada rozmiarowi urządzeń końcowych podobnych wzmacniaczy, takich jak głośnik;

3) Wzmacniacz operacyjny K140UD8 nie znajdował się w bibliotece programu Micro-Cap. Analogiem tego wzmacniacza będzie wzmacniacz operacyjny MC1558, najbliższy swoim parametrami K140UD8;

4) Analogi wybrano dla tranzystorów KT310V, KT3107V, KT815V, KT814V. Para komplementarnych tranzystorów KT310V - KT3107V została zastąpiona parą komplementarnych tranzystorów bc107BP - bc178AP.

W trakcie analizy obwodu stwierdzono, że w tej OZE sygnał wejściowy jest wzmacniany dzięki jego przejściu przez wzmacniacz operacyjny podłączony zgodnie z obwodem wzmacniacza odwracającego. Ostatni stopień składa się z dzielnika napięcia i dwóch par komplementarnych tranzystorów połączonych we wspólnym obwodzie kolektora. Konieczność wprowadzenia par komplementarnych tranzystorów wynika z niedopuszczalności zniekształcenia sygnału wejściowego, dlatego musimy uzyskać takie samo wzmocnienie zarówno dla dodatnich, jak i ujemnych półfali sygnału wejściowego. Połączenie zgodnie ze schematem ze wspólnym kolektorem pozwala uzyskać wzmocnienie prądu, a tym samym mocy.

2.2 Symulacja charakterystyk statycznych

Charakterystykę statyczną OZE przedstawiono na rysunku.

Wykres pokazuje, że sygnał wejściowy jest wzmacniany w obszarze ujemnym. Wynika to z faktu, że wzmacniacz operacyjny jest używany zgodnie z obwodem wzmacniacza odwracającego.

2.2 Symulacja wydajności dynamicznej

Dynamiczną charakterystykę OZE przedstawiono na rysunku.

Wykres pokazuje, że występuje niewielkie zniekształcenie sygnału wejściowego. Faza sygnału nie zmieniła się na przeciwną, ponieważ wzmacniacz operacyjny został podłączony zgodnie z nieodwracającym obwodem wzmacniacza. Sygnał wyjściowy to wyskalowana kopia sygnału wejściowego.

Na podstawie powyższego możemy stwierdzić, że obwód wzmacniacza spełnia swoją funkcję wzmacniając sygnał wejściowy bez wprowadzania do niego zniekształceń.

2.3 Modelowanie odpowiedzi częstotliwościowej

Na rysunku pokazano charakterystykę częstotliwościową wzmacniacza.

Z charakterystyki częstotliwościowej pierwszego stopnia można zauważyć, że wzmacniacz operacyjny zapewnia wzmocnienie sygnału przy częstotliwościach od 5 Hz. Można stwierdzić, że szerokość pasma przepuszczana przez wzmacniacz jest w przybliżeniu równa typowej częstotliwości audio dla wzmacniacza i mieści się w zakresie od 1 kHz do 30 kHz. Ponieważ połączenie wzmacniacza operacyjnego zostało użyte zgodnie ze schematem wzmacniacza odwracającego, widzimy zmianę fazy sygnału na przeciwną.

Wniosek

Na podstawie wyników kontroli uzyskano następujące wyniki:

Opanowano techniki komputerowego wspomagania projektowania i modelowania obwodów jednostek i bloków elektronicznych urządzeń radiowych z wykorzystaniem narzędzi CAD.

Badane są możliwości nowoczesnych pakietów oprogramowania do CAD RES;

Wykształcenie wiedzy teoretycznej i umiejętności praktycznych w zakresie wykorzystania narzędzi CAD w modelowaniu obwodów jednostek i bloków urządzeń elektronicznych.

Analizowane są główne możliwości pakietu do modelowania obwodów wykorzystywanego w pracy testowej;

Przeprowadzono symulację charakterystyk statycznych, dynamicznych i częstotliwościowych zespołów i bloków urządzeń radioelektronicznych;

Dokonano optymalizacji parametrów i charakterystyk OZE.

Po osiągnięciu założonych wstępnie zadań uważam prace kontrolne za wykonane, a badane OZE za nadające się do zastosowania w praktyce.

Lista referencji

1. Razevig V.D. Modelowanie schematyczne z wykorzystaniem Micro-CAP 7. - M.: Hotline-Telecom, 2003. - 368 str., Ill.

2. Razevig V.D. System kompleksowego projektowania urządzeń elektronicznych Design Lab 8.0. - Moskwa, „Solon”, 2003.

3. Amelina M.A., Amelin S.A. Program do symulacji obwodu Micro-Cap 8. - M .: Hotline-Telecom, 2007. - 464 str. muł

4. Gorbatenko SA, Gorbatenko V.V., Sereda E.N. Podstawy projektowania komputerowego i modelowania środków radioelektronicznych: wytyczne do projektowania kursów. Woroneż: Instytut Woroneża Ministerstwa Spraw Wewnętrznych Rosji, 2012.? 27 pkt.

5. Automatyzacja projektowania środków radioelektronicznych: Podręcznik. podręcznik dla uczelni / O.V. Alekseev, A.A. Golovkov, I. Yu. Pivovarov i inni; Ed. O.V. Alekseeva. - Zalecana. Ministerstwo Obrony RF. - M .: Szkoła wyższa, 2000. - 479 str.

6. Antipensky R.V. Schematyczne projektowanie i modelowanie urządzeń radioelektronicznych / R.V. Antipensky, A.G. Fadin. - M .: Technosphere, 2007. - 127 str.

7. Kardashev G.A. Elektronika cyfrowa na komputerze osobistym / G.A. Kardashev. - M .: Gorąca linia - Telecom, 2003. - 311 str.

8. Petrakov OM Stworzenie analogowego PSPICE - modele elementów radiowych / О.М. Petrakov. - M .: RadioSoft, 2004. - 205 str.

Wysłany na Allbest.ru

Podobne dokumenty

Charakterystyka pakietów aplikacji CAD. Poznanie specyfiki działania systemów SCADA, co może znacznie przyspieszyć proces tworzenia oprogramowania na najwyższym poziomie. Analiza zestawu narzędzi do tworzenia aplikacji do zbierania danych i sterowania Genie.

streszczenie, dodano 11.06.2010


Obliczanie parametrów środków radioelektronicznych różnych stron konfliktu elektronicznego. Zalety i wady niektórych metod elektronicznego tłumienia i ochrony sprzętu elektronicznego. Analiza skuteczności stosowania tłumienia i ochrony przed hałasem.

praca semestralna dodana 19.03.2011


Stworzenie systemu ochrony informacji głosowej na obiekcie informatyzacyjnym. Sposoby blokowania akustycznych, akusto-radioelektronicznych, akustooptycznych, radioelektronicznych kanałów wycieku danych. Techniczne środki ochrony informacji przed podsłuchem i nagrywaniem.

praca semestralna dodano 08.06.2013


Przegląd rozwiązań obwodów urządzeń do doboru częstotliwości z zakresu ultrawysokich częstotliwości. Komputerowe systemy projektowania modeli wolumetrycznych. Model matematyczny konstruktywnych implementacji filtrów częstotliwości, modelowanie komputerowe.

praca dyplomowa, dodano 09.07.2012


Obliczanie wzmocnienia ACS i właściwości zewnętrznych charakterystyk statycznych. Budowa charakterystyk częstotliwości ACS i korzeni charakterystycznych. Modelowanie charakterystyk nieustalonych i sprawdzanie ACS pod kątem stabilności. Synteza urządzenia korygującego.

praca semestralna dodana 08.04.2010


Identyfikacja parametrów układu elektromechanicznego. Modelowanie obiektów nieliniowych. Optymalizacja parametrów regulatora PID dla obiektów sterujących z nieliniowością przy użyciu pakietu aplikacji Nonlinear Control Design (NCD) Blockset.

praca laboratoryjna, dodano 25.05.2010


Charakterystyka i parametry opracowanego wzmacniacza niskiej częstotliwości. Przegląd i analiza urządzeń o podobnym przeznaczeniu. Opracowanie schematu funkcjonalnego. Obliczanie wejściowe, pośrednie, wyjściowe, błędy. Modelowanie schematyczne.

praca semestralna, dodano 06/10/2013


Miejsce zagadnienia niezawodności układów radioelektronicznych w teorii projektowania. Ocena wskaźników niezawodności i niezawodności jednostki elektronicznej urządzenia radioelektronicznego - wzmacniacza mocy zakresu fal krótkich, ogólne zalecenia dotyczące ich zwiększenia.

praca semestralna, dodano 14.12.2010


Technika projektowania wielostopniowego wzmacniacza prądu przemiennego ze sprzężeniem zwrotnym. Obliczanie parametrów statycznych i dynamicznych wzmacniacza, jego symulacja na komputerze z wykorzystaniem oprogramowania MicroCap III, regulacja parametrów.

praca semestralna, dodano 13.06.2010


Wyznaczanie i modelowanie optymalnego sterowania obiektem danego układu równań w zakresie kwadratowego funkcjonału jakości pod względem dokładności, kryterium Krasowskiego i szybkości. Wyniki pracy pakietów matematycznych MathCAD i Matlab.

Podręcznik został opracowany dla studentów Wydziału MRM SibSUTI, studiujących dyscyplinę „Podstawy projektowania i modelowania komputerów elektronicznych”

Wprowadzenie 8

Rozdział 1. Podstawowe pojęcia, definicje, klasyfikacja 9

1.1 Koncepcje, modele i modelowanie systemu 9

1.2 Klasyfikacja urządzeń radiowych 10

1.3 Główne rodzaje zadań w radiotechnice 12

1.4 Opracowanie koncepcji modelu 14

1.4.2 Modelowanie jest najważniejszym etapem celowego działania 15

1.4.3 Modele poznawcze i pragmatyczne 15

1.4.4 Modele statyczne i dynamiczne 16

1.5 Sposoby wdrażania modeli 17

1.5.1 Abstrakcyjne modele i rola języków 17

1.5.2 Modele materiałowe i typy podobieństw 17

1.5.3 Warunki realizacji właściwości modeli 18

1.6 Zgodność między modelem a rzeczywistością pod względem różnicy 19

1.6.1 Modele skończone 19

1.6.2 Uproszczone modele 19

1.6.3 Przybliżenie modeli 20

1.7 Zgodność modelu z rzeczywistością w aspekcie podobieństwa 21

1.7.1 Ważność modelu 21

1.7.2 O połączeniu prawdy i fałszu w modelu 21

1.7.3 Złożoność algorytmów modelowania 22

1.8 Podstawowe typy modeli 23

1.8.1 Pojęcie sytuacji problemowej przy tworzeniu systemu 23

1.8.2 Podstawowe typy modeli formalnych 24

1.8.3 Matematyczne przedstawienie modelu czarnej skrzynki 28

1.9 Modelowanie i relacje projektowe 32

1.10 Dokładność modelowania 33

Rozdział 2. Klasyfikacja metod modelowania 37

2.1 Prawdziwa symulacja 37

2.2 Symulacja mentalna 38

Rozdział 3. MODELOWANIE MATEMATYCZNE 40

3.1 Etapy tworzenia modeli matematycznych 43

H.2 Równania składowe i topologiczne modelowanego obiektu 46

3.3 Składowe i topologiczne równania obwodu elektrycznego 46

Rozdział 4. Cechy modeli komputerów 50

4.1 Symulacja komputerowa i eksperyment obliczeniowy 51

4.2 Oprogramowanie do symulacji komputerowych 52

Rozdział 5. WŁAŚCIWOŚCI SYSTEMU RADIOWEGO JAKO PRZEDMIOT BADAŃ METODAMI SYMULACJI NA KOMPUTERZE 57

5.1 Klasy systemów radiowych 57

5.2 Formalny opis systemów radiowych 58

Rozdział 6. KORZYSTANIE Z PAKIETU APLIKACJI MATKADA DO SYMULACJI URZĄDZEŃ TELEKOMUNIKACYJNYCH 64

6.1 Podstawowe informacje o uniwersalnym pakiecie oprogramowania matematycznego MathCAD 64

6.2 Podstawy MathCAD 65

6.2.1 Rodzaj języka wprowadzania MathCAD 66

6.2.2 Opis okna tekstowego MathCAD 67

6.2.3 Wprowadź kursor 68

6.2.5 Zarządzanie elementami interfejsu 70

6.2.6 Wybór obszarów 71

6.2.7 Zmiana skali dokumentu 71

6.2.8 Odświeżanie ekranu 72

6.3 Podstawowe zasady pracy w środowisku „MathCAD” 79

6.3.1 Usuwanie wyrażeń matematycznych 79

6.3.2 Kopiowanie wyrażeń matematycznych 80

6.3.3 Przenoszenie wyrażeń matematycznych 80

6.3.4 Wpisywanie komentarzy tekstowych do programu 80

6.4 Kreślenie 81

6.4.1 Rysowanie w kartezjańskim układzie współrzędnych 81

6.4.2 Kreślenie we współrzędnych biegunowych 83

6.4.3 Zmiana formatu wykresów 85

6.4.4 Zasady tworzenia wykresów 85

6.4.5 Reguły przeglądania sekcji dwuwymiarowych wykresów 86

6.5 Zasady obliczeń w środowisku „MathCAD” 87

6.6 Analiza urządzeń liniowych 93

6.6.1 Funkcja przenoszenia, wzmocnienie, charakterystyka czasowa i częstotliwościowa 94

6.6.2 Wzmocnienie K (jω) 95

6.6.3 Charakterystyka częstotliwościowa (AFC) 96

6.6.4 Określenie charakterystyk przejściowych i impulsowych 98

6.7 Metody rozwiązywania równań algebraicznych i transcendentalnych w środowisku MathCAD oraz organizacja obliczeń w pętli 101

6.7.1 Wyznaczanie pierwiastków równań algebraicznych 101

6.7.2 Określenie korzeni równań transcendentalnych 103

6.7.3 Cykl 106 Obliczenia

6.8 Przetwarzanie danych 108

6.8.1 Interpolacja liniowa odcinkami 108

6.8.2 Interpolacja splajnu 110

6.8.3 Ekstrapolacja 112

6.9 Obliczenia symboliczne 115

6.10 Optymalizacja w obliczeniach sprzętu elektronicznego 124

6.10.1 Strategie optymalizacji jednowymiarowej 124

6.10.2 Ekstrema lokalne i globalne 126

6.10.3 Metody uwzględniania przedziałów niepewności 127

6.10.4 Kryteria optymalizacji 135

6.10.6 Przykład zapisu funkcji celu podczas syntezy filtrów 141

6.11 Animacja materiału graficznego w MathCAD 148

6.11.1 Przygotowanie do animacji 149

6.11.2 Przykład animacji wykresu 149

6.11.3 Wywołanie odtwarzacza w celu animacji wykresów i plików wideo 151

6.12 Nawiązanie połączenia między MathCAD a innymi środowiskami oprogramowania 153

ZAKŁAD RADIO ELEKTRONIKI

Przekaźnikowy tranzystor polowy akustyczny

Notatka wyjaśniająca

do kursu praca w dyscyplinie:

FKRE 467.740.001.PZ

Ukończony art. gr. 220541 Galkin Ya.A.

Szef A.V. Ovchinnikov

Federalna Agencja ds. Edukacji

Tula State University

Katedra Elektroniki Radiowej

na zajęcia na kursie

„Podstawy projektowania komputerowego i modelowania radiowych urządzeń elektronicznych”

student gr. 220541 Galkin Ya.A.

1. Temat: Przekaźnikowy tranzystor polowy akustyczny

2. Dane wstępne: Schemat elektryczny.Urządzenie przeznaczone jest do pracy w pomieszczeniach zamkniętych w temperaturach roboczych +10 0+ 40 0 ± 5 0 С, ciśnienie atmosferyczne 86,6-106,7 kPa i górna wartość wilgotności względnej 80% przy temperaturze 25 0 С.MTBF wynosi 30 lat. Niezawodność po czasie pracy 5000 powinna być większa niż 0,8.

3. Lista zagadnień do rozwiązania Aby opracować płytkę drukowaną dla tego urządzenia, wybierz materiały na płytkę i obudowę, oblicz parametry projektowe płytki, oblicz produktywność, oblicz niezawodność.

4. Lista materiałów graficznych: Schemat elektryczny, płytka drukowana.

5. Główna bibliografia: Akimov I.N. „Rezystory, kondensatory. Podręcznik ”, E.T. Romanycheva. i in. Opracowanie i wykonanie dokumentacji projektowej REA: referencja., Projektowanie i produkcja obwodów drukowanych: Podręcznik. dodatek / L.P. Semenov.

Zadanie zostało przyjęte Galkin Ya.A.

(podpis) (imię i nazwisko)

Wydane przez Ovchinnikov A.V.

(podpis) (imię i nazwisko)

adnotacja

W ramach tego projektu kursu analizuję specyfikację istotnych warunków zamówienia, na jej podstawie dokonuję wyboru metody wykonania płytki drukowanej, obliczenia konstrukcji i parametrów technologicznych płytki drukowanej, dobór elementów i materiałów, a także obliczenia niezawodności.

Oprócz części obliczeniowej w projekcie kursu opracowywany jest proces technologiczny wytwarzania płytki drukowanej oraz wypełniane są schematy operacyjne procesu wytwarzania płytki drukowanej.

Cała dokumentacja musi być zgodna ze standardami ESKD.

Nota wyjaśniająca zawiera 25 arkuszy.

Schemat elektryczny przekaźnika akustycznego na tranzystorze polowym (format A3);

Lista elementów (format A4).

Wprowadzenie …………………………………………………………………… .6

1. Analiza specyfikacji istotnych warunków zamówienia …………………………………… .... 7
2. Wybór i uzasadnienie użytych elementów i materiałów ... ..9
3. Wybór i uzasadnienie konstruktywnych rozwiązań ...................... ... ... ..10
4. Wybór i uzasadnienie metody wytwarzania obwodu drukowanego ... .11
5. Opis konstrukcji urządzenia ……………………………… ..... 12
6. Obliczenie zdolności produkcyjnej konstrukcji ……………………… ..… .15
7. Obliczanie parametrów projektowych płytki drukowanej ... ... .... ... .18
8. Obliczanie niezawodności …………………………………………….… .20
9. Wniosek …………………………………………………….… .23

Lista wykorzystanej literatury ……………………………….… .24

Wprowadzenie

Dokumentacja projektowa (CD) to zbiór dokumentów projektowych zawierający w zależności od przeznaczenia dane niezbędne do opracowania, wykonania, kontroli, odbioru, dostawy, eksploatacji i naprawy wyrobu. W dokumentacji projektowej wskazane są nie tylko rysunki, ale także opisy tworzenia poszczególnych części, a także montażu jednostek.

Głównym zadaniem projektowym jest wybór optymalnych rozwiązań dla określonych wymagań określonych w SIWZ (zadanie techniczne). Takimi wymaganiami mogą być: cena, niezawodność, rozpowszechnienie (materiałów i (lub) elementów) itp.

Konstrukcja sprzętu elektronicznego (REA) różni się od innych specyfiką utworzonych połączeń wewnętrznych między częściami: oprócz przestrzennych i mechanicznych należy zainstalować złożone połączenia elektryczne, termiczne i elektromagnetyczne. Ta cecha jest tak istotna, że \u200b\u200boddziela projektowanie sprzętu elektronicznego na odrębny kierunek inżynieryjny.

1. Analiza specyfikacji technicznych

W ramach tego kursu wymagane jest opracowanie przekaźnika akustycznego na tranzystorze polowym. Do montażu części elektronicznej urządzenia stosuje się jednostronną płytkę drukowaną, zamocowaną w plastikowej obudowie.

Ten przekaźnik ma następujące parametry:

Korpus urządzenia powinien być wygodny, aby można go było trzymać w rękach, a elementy sterujące są rozmieszczone tak, aby operator mógł łatwo sterować modelem.

Urządzenie musi działać niezawodnie w następujących warunkach:

W tym obwodzie urządzenia zastosowano mikrofon, a także jego wzmacniacz oparty na tranzystorze VT1 do otwarcia przekaźnika, moc wzmocnienia jest regulowana za pomocą rezystora trymera R6. Przekaźnik można również otworzyć, naciskając jeden raz przycisk S1.

Otwarcie jest dokonywane przez ładunek zgromadzony na kondensatorze C5. Po otwarciu ten kondensator, podobnie jak kondensator C9 (reguluje czas otwarcia przekaźnika), są rozcieńczane przez rezystory R10, R11. Ponadto tranzystor VT4 służy do przyspieszenia rozładowania.

Gdy przekaźnik się otwiera (otwarcie tranzystora VT5), prąd w obwodzie R12, HL1 zatrzymuje się, wzmacniacz mikrofonowy zostaje odłączony, a napięcie na kondensatorze C4 spada do 0.

Zamknięcie przekaźnika następuje po zamknięciu tranzystora VT5. Po zamknięciu zasilania diody LED i wzmacniacza mikrofonowego zostaje przywrócone - urządzenie wraca do pierwotnego stanu.

Wszystkie elementy są wystarczająco niezawodne w użytkowaniu, niedrogie i spełniają wszystkie wymagania eksploatacyjne i elektryczne, a także mają dopuszczalne wymiary.

1. Dobór i uzasadnienie elementów i materiałów.

2.1 Dobór rezystorów.

Do produkcji urządzenia dobierzemy najczęściej spotykane w produkcji przemysłowej rezystory typu MLT o znamionowym rozpraszaniu mocy 0,125 W, rezystory te przeznaczone są do pracy w temperaturze otoczenia -60 h + 70 ° C i wilgotności względnej do 98% w temperaturze + 35 ° C, co spełnia warunki zamówienia. Niektóre rezystory TK wymagają większej mocy, zgodnie z wymaganiami wybieramy mocniejsze.

Wybieramy rezystor trymera typu SP3 - 19.

Ponadto, aby zaoszczędzić miejsce, zastosowałem rezystory K1-12 - bezramowe.

Nominalna rezystancja wszystkich rezystorów jest pokazana na liście pozycji. Odpowiadają one standardowemu zakresowi rezystancji zalecanych dla tego typu rezystora.

2.2 Dobór kondensatorów.

Wybieramy kondensatory elektrolityczne typu K50, ponieważ są dość tanie i powszechne. Jeśli to możliwe, aby zmniejszyć rozmiar, wybieramy kondensatory typu open frame typu K10. Wymagane są również kondensatory wysokonapięciowe, wybieramy kondensatory spełniające ten warunek - K73. Wybraliśmy je na podstawie tego, że są odpowiednie dla napięcia znamionowego i mają stosunkowo niewielkie rozmiary, nadają się również do zakresu temperatur pracy. Kondensatory elektrolityczne to kondensatory tlenkowo-elektrolityczne przeznaczone do pracy w obwodach prądu stałego i impulsowego w temperaturze otoczenia -20h + 70 ° C i posiadające minimalny czas pracy 5000 godzin, przeznaczone do montażu na płytce drukowanej.

2.3 Wybór diod LED.

Jako wskaźnik pracy urządzenia zastosowano czerwoną diodę LED HL1 AL307, jako najtańszą, najprostszą i najbardziej niezawodną.

2.4 Wybór materiału korpusu.

Jako najlżejszą dobierzemy obudowę formowaną z tworzywa sztucznego, zapewniającą wystarczającą wytrzymałość konstrukcyjną i małe wymiary zgodnie z specyfikacją zamówienia.

2.6 Wybór systemu zasilania.

To urządzenie jest zasilane z sieci ~ 220 V, 50 Hz przez obciążenie.

2.7 Wybór materiału PCB.

To urządzenie wykorzystuje płytkę drukowaną wykonaną z włókna szklanego. Ten materiał uznano za często używany w produkcji. Jest trwalszy mechanicznie, a także połączenia pojemnościowe są w nim osłabione w porównaniu z innymi materiałami (np. Getinax).

3. Wybór i uzasadnienie rozwiązania projektowego.

Okablowanie drukowane jest szeroko stosowane w projektowaniu OZE. Występuje w postaci płytek drukowanych lub elastycznych kabli drukowanych. Metal pokryty dielektrykiem lub dielektrykiem jest używany jako podstawa dla płytki obwodu drukowanego i dielektryk dla elastycznych kabli drukowanych. Aby wykonać przewodniki drukowane, dielektryk jest często pokryty folią miedzianą 35 ... 50 μmlub folia miedziana lub niklowa o grubości 5 ... 1 0 μm... Nie jesteśmy w stanie zastosować płytki drukowanej jednostronnej, ze względu na złożoność urządzenia stosujemy płytkę dwustronną. Okablowanie drukowane wykonuje się metodą podstawową kombinowaną pozytywową (z nawierconymi otworami). Metoda ta oparta jest na procesach osadzania miedzi galwanicznej.

Przy określaniu powierzchni planszy, wymiarów i proporcji boków wzięto pod uwagę: obszar elementów umieszczonych na planszy oraz obszar stref pomocniczych; dopuszczalność wymiarów ze względu na możliwości technologiczne i warunki eksploatacji. Przy wyznaczaniu powierzchni planszy sumaryczną powierzchnię zamontowanych na niej elementów mnoży się przez współczynnik dezintegracji równy 1,5 ... 3 i do tego obszaru dodaje się powierzchnię stref pomocniczych. Dezintegracja odbywa się w celu zapewnienia szczelin do umieszczenia linii komunikacyjnych, odprowadzania ciepła. Nadmierne zmniejszenie szczelin między elementami na płycie może prowadzić do zwiększenia intensywności reżimu termicznego.

Płytka wraz z pozostałymi częściami umieszczana jest w obudowie za pomocą śrub montażowych.

Ponieważ właściwe rozpraszanie mocy jest niskie, stosowane jest naturalne chłodzenie.

4. Wybór i uzasadnienie metody wytwarzania płytki drukowanej.

W zależności od liczby nałożonych warstw przewodzących płytki drukowane (PCB) dzielimy na jedną - dwustronną i wielowarstwową. Obustronne płytki drukowane wykonujemy na podstawie odlewanej reliefowo bez metalizacji lub z metalizacją. Służą do montażu domowego sprzętu radiowego, zasilaczy i urządzeń komunikacyjnych.

Metody produkcji PP dzielą się na dwie grupy: subtraktywną i addytywną oraz łączoną (mieszaną). W metodach subtraktywnych, dielektryki pokryte folią są używane jako podstawa dla okablowania drukowanego, na którym formowany jest wzór przewodzący poprzez usunięcie folii z obszarów nieprzewodzących. Metody addytywne opierają się na selektywnym osadzaniu powłoki przewodzącej, na którą można wcześniej nanieść warstwę kompozycji klejowej.

Pomimo zalet zastosowanie metody addytywnej w masowej produkcji PP jest ograniczone niską produktywnością procesu metalizacji chemicznej, intensywnym wpływem elektrolitów na dielektryk oraz trudnością uzyskania powłok metalicznych o dobrej przyczepności. W tych warunkach dominuje technologia subtraktywna, ale najkorzystniejsza (ponieważ wykorzystuje obie metody) jest metoda łączona.

Główne metody stosowane w przemyśle do tworzenia drukowanego wzoru okablowania to druk offsetowy, sitodruk i druk zdjęć. O wyborze metody decyduje konstrukcja płytki drukowanej, wymagana dokładność i gęstość instalacji, produktywność sprzętu i ekonomika procesu.

Ponieważ płytka drukowana jest dwustronna, gęstość instalacji nie jest duża (minimalna szerokość przewodów to nie mniej niż 1 mm), a produkcja jest zdecydowanie seryjna, to na tym kursie płytka wykonywana jest metodą siatkowo-chemiczną. Metoda ta jest szeroko stosowana w masowej i seryjnej produkcji płytek drukowanych z włókna szklanego. Z reguły produkcja tablic odbywa się na uniwersalnych liniach zmechanizowanych, składających się z oddzielnych automatów i urządzeń półautomatycznych, sekwencyjnie wykonujących operacje procesu technologicznego.

Cały proces wytwarzania obwodów drukowanych składa się z następujących podstawowych operacji technologicznych:

1. Wycięcie materiału i wykonanie wykrojów płytowych;

2. Rysunek schematu farbą kwasoodporną;

3. wytrawianie;

4. Usunięcie ochronnej warstwy lakieru;

5. Szczotkowanie;

6. Nałożenie ochronnej maski epoksydowej;

7. Cynowanie na gorąco punktów lutowniczych;

8. tłoczenie;

9. Oznakowanie;

10. Kontrola tablicy.

W celu maksymalizacji mechanizacji i automatyzacji procesu wszystkie obwody drukowane są produkowane (przetwarzane na linii) na jednym z wymiarowych półfabrykatów technologicznych.

Proces technologiczny opisano bardziej szczegółowo w załączniku.

5. Opis budowy urządzenia.

Urządzenie jest wykonane zgodnie z specyfikacją i jest umieszczone w plastikowej walizce. Wymiary obudowy 1359545. Wszystkie elementy radiowe umieszczone są na płytce drukowanej umieszczonej poziomo. Płytka mocowana jest do obudowy za pomocą połączenia śrubowego. Pokrywa obudowy mocowana jest do obudowy dwoma śrubami.

Z boku obudowy wycięty jest rowek na wyprowadzenie kabla zasilającego. W górnej części obudowy wywiercony jest otwór do zamontowania wskaźnika LED, jest też szczelina ułatwiająca dostęp fal dźwiękowych do głośnika znajdującego się wewnątrz urządzenia. Aby obniżyć koszty wykonania wybrałem czerwoną diodę LED.

6. Obliczanie możliwości produkcyjnych projektu.

W praktyce, ze względu na fakt, że produktywność jest jedną z najważniejszych cech, konieczna staje się jej ocena przy wyborze najlepszej opcji do jej produkcji spośród kilku możliwych.

Istnieje wiele różnych wskaźników, na podstawie których ocenia się zarówno skład ogólny, jak i jego poszczególne elementy. Rozważmy niektóre z nich.

6.1 Podział części według kolejności

Na podstawie tabeli 1 wyznaczono następujące współczynniki:

Wskaźniki
	Specjalnie zrobiony fabrycznie		Normalna		Zakupione
	Dla tego	Wypożyczone łazienki z innych produktów,	elementy złączne,	Elementy złączne,	Niestandardowe	Standard
ilość nazwiska, D.
ilość części, W.

Nsh.n. - liczba luźnych części;

Nsh.p. - liczba części znormalizowanych;

Nsh.k. - liczba łączników;

Nsh.v. - liczba wszystkich części.

Nsh.z. - liczba części wypożyczonych z innych produktów;

Nsh.k. - liczba łączników.

Nsh.s. - liczba części wykonanych specjalnie dla tego produktu;

Nd.s. - liczba odmian części wykonanych specjalnie dla tego produktu.

Nshp - ilość części niestandardowych.

1. Czynnik normalizacyjny

2. Stopa pożyczki:

3. Współczynnik powtarzalności:

4. Współczynnik sukcesji:

6.2 Rozkład węzłów według stopnia złożoności i wymienności w węźle

Tutaj, na podstawie tabeli 2, określa się następujące współczynniki:

1. Czynnik złożoności montażu:

2. Współczynnik zamienności w węzłach:

7 . Obliczanie parametrów projektowych płytki drukowanej.

Jako dane wyjściowe należy mieć: projekt płytki drukowanej, sposób uzyskania wzoru, minimalną odległość między otworami, podziałkę siatki współrzędnych, kształt styków, gęstość montażu. W rezultacie obliczana jest średnica pola kontaktowego, szerokość przewodu i odległość między elementami przewodzącymi.

Tablica wykonana metodą kratowo-chemiczną według drugiej klasy dokładności. Jego główne parametry projektowe są następujące:

Minimalna wartość nominalnej szerokości przewodu t H \u003d 1 mm;

Nominalna odległość między przewodami S H \u003d 0,5 mm;

Stosunek średnicy otworu do grubości płyty ≥ 0,33;

Tolerancja otworu ∆d \u003d ± 0,05 mm;

Tolerancja szerokości przewodu mm;

Tolerancja położenia otworu mm;

Tolerancja położenia podkładek stykowych mm;

Tolerancja położenia przewodu mm;

Wartość szerokości przewodnika określa wzór:

gdzie jest odchylenie dolnej granicy szerokości przewodu. W tym przypadku t \u003d 1,05 mm.

Średnicę otworów montażowych oblicza się w następujący sposób:

gdzie jest średnica wylotu zainstalowanego elementu; - odchylenie dolnej granicy od nominalnej średnicy otworu montażowego; - różnica między minimalną średnicą otworu a

maksymalna średnica zainstalowanego wylotu.

Wtedy d 1 \u003d 0,5 mm, d 2 \u003d 0,8 mm, d 3 \u003d 1 mm, d 2 \u003d 1,1 mm.

Określ średnicę pól kontaktowych:

gdzie jest odchylenie górnej granicy średnicy otworu; - odchylenie górnej granicy szerokości przewodu.

Wtedy D 1 \u003d 1,8 mm, D 2 \u003d 2 mm, D 3 \u003d 2,2 mm, D 2 \u003d 2,3 mm.

Znajdźmy wartość minimalnej odległości między sąsiednimi elementami wzorca przewodzącego:

Zastępując wartość, otrzymujemy to

Obliczone parametry odpowiadają rysunkowi płytki drukowanej. Wybrany sposób wykonania płytki drukowanej pozwala na wykonanie płytki o uzyskanych parametrach.

8. Obliczanie niezawodności.

Obliczenie niezawodności polega na wyznaczeniu ilościowych wskaźników niezawodności systemu poprzez wartości charakterystyk niezawodnościowych elementów.

W zależności od kompletności rozliczenia czynników wpływających na niezawodność systemu można przeprowadzić przybliżone obliczenie niezawodności, przybliżone obliczenia i zaktualizowane obliczenia.

Zgrubne obliczenia przeprowadza się na etapie projektowania, gdy nie ma jeszcze schematów bloków systemu. Liczbę elementów w blokach określa się porównując projektowany system z podobnymi, opracowanymi wcześniej systemami.

Obliczenia niezawodności w doborze typów elementów przeprowadza się po opracowaniu podstawowych obwodów elektrycznych. Celem obliczeń jest określenie racjonalnego składu pierwiastków.

Obliczenia niezawodności przy określaniu trybów pracy elementów są przeprowadzane po rozwiązaniu głównych problemów projektowych, ale tryby pracy elementów można nadal zmieniać.

Wyniki zgrubnego obliczenia niezawodności przedstawiono w formie tabeli.

	Nazwa i rodzaj elementów	Przeznaczenie		Współczynnik awaryjności
	Mostek diodowy
	Diody ze stopów pulsacyjnych
	Podwójny przycisk
	Niezapakowane kondensatory
	Kondensatory ceramiczne
	Kondensatory foliowe
	Kondensatory elektrolityczne
	Mikrofon
	Przewody łączące
	Rezystory MLT-0,25	R2, R3, R10, R13-R15, R17
	Rezystory MLT-1.0
	Rezystory typu open frame	R1, R4, R5, R7-R9, R11, R12, R16, R18
	Rezystor przycinarki
	Dioda LED
	Dioda Zenera
	Tranzystory polowe
	Tranzystory bipolarne
	Wtyczka złącza RS4TV

Średni czas między awariami to:

Wykres niezawodności jest tworzony wykładniczo

Ten wykres pokazano na rysunku 1.

Ryc.1. Wykres niezawodności urządzenia.

Wyniki te spełniają warunek TK.

9. Wniosek.

Podczas zajęć na temat "Przekaźnik akustyczny na tranzystorze polowym" obliczono konstrukcję i parametry technologiczne płytki drukowanej oraz niezawodność układu. Dokonano wyboru i uzasadnienia sposobu wykonania płytki i elementów drukowanych.

W wyniku prac powstało urządzenie w pełni zgodne ze specyfikacją techniczną.

Na podstawie wyników obliczeń można stwierdzić, że urządzenie może być produkowane zarówno seryjnie, jak iw sztukach bez żadnych ograniczeń.

Lista wykorzystanej literatury.

1. Krótki przewodnik dla projektanta sprzętu elektronicznego. Ed. R.G. Varlamova. M., „Sov. radio ”, 1973, 856s.

2. Pavlovsky VV, Vasiliev VP, Gutman TN, Projektowanie procesów technologicznych do produkcji sprzętu elektronicznego. Podręcznik projektowania kursów: Podręcznik. podręcznik dla uniwersytetów. - M .: Radio i komunikacja, 1982.-160s.

3. Opracowanie i wykonanie dokumentacji projektowej radiowego sprzętu elektronicznego: Podręcznik / E.T. Romanychev, A.K. Ivanova, A.S. Kulikov i inni; wyd. E.T. Romanycheva. Wydanie 2, Rev. i dodaj. - M .: Radio i komunikacja, 1989. - 448s.

4. Zbiór zadań i ćwiczeń z technologii REA: Podręcznik C32 / wyd. E. M. Parfenova. - M .: Wyżej. szkoła, 1982 - 255s.

5. Rezystory: (podręcznik) / Yu. N. Andreev, AI Antonyan i inni; Ed. I.I. Chetvertakova. - M .: Energoizdat, 1981. - 352s.

6. Zbiór zagadnień z teorii niezawodności. Ed. A.M. Polovko i I.M. Malikova. M., Wydawnictwo "Radio radzieckie", 1972, 408 stron.

7. Technologia i automatyzacja produkcji radiowego sprzętu elektronicznego: Podręcznik dla uczelni / IP Bushminsky, O.Sh. Dautov, A.P. Dostanko i inni; Ed. A.P. Dostanko, Sh.M. Chabdarova. - M .: Radio i komunikacja, 1989. - 624s.

8. Układy scalone: \u200b\u200bPodręcznik / B.V. Tarabrin, L.F. Lunin i inni; Ed. B.V. Tarabrina. - M .: Radio i komunikacja. 1984-528 str.