Питання до іспиту «Моделювання елементів і вузлів РЕЗ»
режими моделювання.
Поясніть наступні режими моделювання в САПР Electronic WorkBench (EWB):
6. Parameter Sweep
7. Temperature Sweep
9. Transfer Function
14. DC sweep
елементи РЕМ
1. Незалежні джерела. Види незалежних джерел. Порівняння джерел EWB і OrCAD.
V ^ @ REFDES% +% -? DC | DC @DC | ? AC | AC @AC | ? TRAN | @TRAN |
I ^ @ REFDES% +% -? DC | DC @DC | ? AC | AC @AC | ? TRAN | @TRAN |
2. Пасивні компоненти RLC. Моделі і параметри моделей в САПР EWB. Взаємна індуктивність і магнітний сердечник.
C ^ @ REFDES% 1% 2? TOLERANCE | C ^ @ REFDES | @VALUE? IC / [Email protected]/? TOLERANCE | \\ n.model C ^ @ REFDES CAP C \u003d 1 [Email protected]%|
R ^ @ REFDES% 1% 2? TOLERANCE | R ^ @ REFDES | @VALUE? TOLERANCE | \\ n.model R ^ @ REFDES RES R \u003d 1 [Email protected]%|
L ^ @ REFDES% 1% 2? TOLERANCE | L ^ @ REFDES | @VALUE? IC / [Email protected]/? TOLERANCE | \\ n.model 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
біполярні транзистори
Q ^ @ REFDES% c% b% e @MODEL
3. Схема вимірювання залежності граничної частоти передачі струму fT (Ic) від струму колектора ( Gain Bandwidth).
4. Схема вимірювання залежності часу розсмоктування заряду ts (Ic) від струму колектора ( Storage Time).
5. Схема вимірювання залежності бар'єрної ємності переходу колектор-база Cobo (Vcb) ( C-B Capacitance) І емітер-база Cibo (Veb) ( E-B Capacitance).
вузли РЕМ.
6. Аперіодичний підсилювач на біполярному транзисторі. Схема із загальним емітером. Призначення компонентів. Вибір робочої точки на прохідній (перехідної) і вихідних характеристиках. Призначення елементів. Забезпечення режиму по постійному струму. Як забезпечити лінійність роботи апериодического підсилювача. Характеристики Ku, Ki, Rвх, Rвих. Порівняння з іншими схемами. Еквівалентна схема підсилювача.
7. Негативний зворотний зв'язок по току і за напругою. Схема із загальним емітером з негативним зворотним зв'язком по напрузі. Призначення компонентів. Вибір робочої точки на прохідній (перехідної) і вихідних характеристиках. Призначення елементів. Забезпечення режиму по постійному струму. Як забезпечити лінійність роботи апериодического підсилювача. Характеристики Ku, Ki, Rвх, Rвих. Порівняння з іншими схемами. Еквівалентна схема підсилювача.
8. Аперіодичний підсилювач на біполярному транзисторі. Схема із загальною базою. Призначення компонентів. Вибір робочої точки на прохідній (перехідної) і вихідних характеристиках. Призначення елементів. Забезпечення режиму по постійному струму. Як забезпечити лінійність роботи апериодического підсилювача. Характеристики Ku, Ki, Rвх, Rвих. Порівняння з іншими схемами. Еквівалентна схема підсилювача.
9. Аперіодичний підсилювач на біполярному транзисторі. Схема із загальним колектором. Призначення компонентів. Вибір робочої точки на прохідній (перехідної) і вихідних характеристиках. Призначення елементів. Забезпечення режиму по постійному струму. Як забезпечити лінійність роботи апериодического підсилювача. Характеристики Ku, Ki, Rвх, Rвих. Порівняння з іншими схемами. Еквівалентна схема підсилювача.
10. Аперіодичний підсилювач на польовому транзисторі. Схема із загальним витоком. Призначення компонентів. Вибір робочої точки на стокозатворной і вихідних характеристиках. Призначення елементів. Як забезпечити лінійність роботи апериодического підсилювача. Характеристики Ku, Ki, Rвх, Rвих. Порівняння з іншими схемами. Еквівалентна схема підсилювача.
|
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Рибінська державна авіаційна технологічна академія імені П.А. Соловйова |
|
|
МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕМЕНТІВ І ВУЗЛІВ РЕМ |
|
|
Програма навчальної дисципліни і методичні вказівки до виконання контрольної роботи |
|
|
Для студентів спеціальності 210201 Проектування і технологія РЕЗ, які навчаються за освітніми програмами з повним і скороченим термінами навчання |
|
|
Рибінськ 2007 |
|
УДК 621.396.6
Моделювання елементів і вузлів РЕЗ: Програма навчальної дисципліни та методичні вказівки до виконання контрольної роботи. / Упоряд. А.В. Печаткін; РГАТА. - Рибінськ, 2007. - 60 с. - (Заочна форма навчання РГАТА).
УПОРЯДНИК
кандидат технічних наук, доцент А.В. Печаткін
ОБГОВОРЕНО
на засіданні кафедри радіоелектронних і телекомунікаційних систем (РТС)
Зав. РІО М.А. Салкова
Комп'ютерна верстка - Є.В. Шлеіна
Ліцензія ВД № 06341 від 26.11.01
Підписано до друку ________
Формат 60'84 1/16 Уч.-изд. л. 4. Тираж ____. замовлення _____
Розмножувальна лабораторія РГАТА 152934, Рибінськ, вул. Пушкіна, 53
ã А.В. Печаткін, 2007
ã РГАТА, 2007
Передмова. 4
1 Основні організаційні питання .. 4
2.1 Загальні положення. 7
2.1.1 Моделювання сигналів. 8
2.1.2 Підсилювальні пристрої. 9
3 Порядок виконання контрольної роботи .. 10
3.1 Оформлення контрольної роботи .. 12
3.2 Робота з електронними шаблонами і електронними документами. 13
3.2.1 Основні правила роботи з електронними шаблонами: 14
3.2.2 Оформлення та ідентифікація електронних документів. 14
4 Коротка теоретична інформація. 15
4.1 Розрахунок аперіодичного каскаду на біполярному транзисторі. 15
4.1.1 Розрахунок аперіодичного каскаду на польовому транзисторі. 18
4.1.2 Розрахунок резонансних підсилювачів з одиночним і пов'язаними коливальними контурами. 20
Додаток А .. 25
Додаток Б. 26
Додаток В .. 27
Додаток Г. 30
Додаток Д .. 32
Додаток Е. 33
Додаток Ж .. 35
Додаток І .. 36
Додаток К .. 37
Додаток Л .. 48
Передмова
Дисципліна «Моделювання елементів і вузлів РЕЗ» відноситься до циклу загальних математичних та природничих дисциплін спеціальності 210201 «Проектування і технологія РЕЗ» і є однією з дисциплін, спрямованих на освоєння інформаційних технологій підтримки наскрізного проектування електронної. Викладені в цьому посібнику програма дисципліни і вимоги, що пред'являються до виконання контрольної роботи повністю відповідають Державному освітньому стандарту вищої професійної освіти і вимогам до спеціальності 210101 «Проектування і технологія РЕЗ».
Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.
Розміщено на http://www.allbest.ru/
Розміщено на http://www.allbest.ru/
Воронезький інститут МВС Росії
Кафедра позавідомчої охорони
КОНТРОЛЬНА РОБОТА
з дисципліни «Основи комп'ютерного проектування та моделювання радіоелектронних засобів»
Тема: «Схемотехнічне моделювання радіоелектронного засобу»
Розробив: курсант 41 навчального взводу рядовий поліції Р.Г. Востріков
Воронеж 2015
Вступ
1. Введення в САПР
2.3 Моделювання динамічних характеристик
2.4 Моделювання частотних характеристик
висновок
Список літератури
Вступ
Система автоматизованого проектування (САПР) - це організаційно-технічна система, що складається із сукупності комплексу засобів автоматизації проектування і колективу фахівців підрозділів проектної організації, яка виконує автоматизоване проектування об'єкта, яке є результатом діяльності проектної організації.
Використання коштів систем автоматизованого проектування (САПР) дозволяє перейти від традиційного макетування розробляється апаратури до її моделювання за допомогою ЕОМ. При цьому, як правило, здійснюється цикл наскрізного проектування, який включає в себе:
Синтез структури і принципової схеми радіоелектронного засобу (РЕЗ);
Аналіз його характеристик в різних режимах з урахуванням розкиду параметрів компонентів і наявності дестабілізуючих факторів, проведення параметричної оптимізації;
Синтез топології, включаючи розміщення елементів на друкованій платі і розводку межсоединений;
Верифікацію (перевірку) топології друкованої плати;
Випуск конструкторської документації.
Завдання структурного синтезу вирішуються за допомогою вузькоспеціалізованих програм, орієнтованих на пристрої певного типу, створено, наприклад, велика кількість програм синтезу узгоджувальних ланцюгів, аналогових і цифрових фільтрів. Найбільші досягнення в побудові програм структурного синтезу і синтезу принципових схем є в області проектування цифрових пристроїв. Структура і принципова схема більшості пристроїв в істотному ступені залежать від сфери застосування і вихідних даних на проектування, що створює великі труднощі при синтезі принципової схеми за допомогою ЕОМ. Тому, звичайно первісний варіант схеми складається інженером "вручну" з подальшим моделюванням та оптимізацією на ЕОМ.
Сучасні програми САПР працюють в діалоговому режимі і мають великий набір сервісних модулів. Пакети програм САПР здатні вирішувати найскладніші завдання моделювання РЕЗ, таких як джерела живлення, підсилювачі, перетворювачі сигналів і інші. Результатами моделювання є режими по постійному струму, осцилограми сигналів, частотні і спектральні характеристики і навіть температури елементів. За своїми можливостями програми моделювання можуть навіть перевершувати вимірювальні прилади, наприклад, вони дозволяють спостерігати осцилограми струмів і потужностей в елементах без внесення в пристрій вимірювальних резисторів. Отримані результати можуть допомогти виявити причини можливих або реальних несправностей в пристрої, знайти шляхи поліпшення його якості. Використання програм моделювання дозволяє проаналізувати велику кількість різних варіантів схемотехнічного рішення і вибрати з них найкращий, не витративши на це жодного радіоелементу.
Топологія друкованої плати розробляється після завершення схемотехнічного моделювання. На цьому етапі проектування здійснюється розміщення елементів на друкованій платі і трасування з'єднань. Найбільш успішно розробляються друковані плати цифрових пристроїв, де втручання людини в процес синтезу топології порівняно невелика. Розробка аналогових пристроїв вимагає набагато більшої участі людини в процесі проектування, корекції і при необхідності в часткової переробці результатів автоматизованого проектування. Основна складність при розробці аналогової апаратури полягає в автоматизації синтезу топології і забезпеченні взаємодії програм моделювання схем і синтезу топології. Крім того, досить складно формалізувати численні додаткові вимоги до аналогових пристроїв, наприклад, вимога електромагнітної сумісності компонентів.
Основна мета виконання контрольної роботи - це освоєння методики автоматизованого проектування і схемотехнічного моделювання вузлів і блоків РЕЗ з використанням засобів САПР.
Досягненню даної мети служать наступні завдання:
1) вивчення можливостей сучасних пакетів прикладних програм САПР РЕЗ;
2) формування теоретичних знань і практичних навичок використання засобів САПР при схемотехническом моделюванні вузлів і блоків РЕМ.
В ході виконання контрольної роботи потрібно:
1) проаналізувати основні можливості використовуваного в контрольній роботі пакета схемотехнічного моделювання;
2) виконати моделювання статичних, динамічних і частотних характеристик вузлів і блоків РЕЗ;
3) провести оптимізацію параметрів і характеристик РЕЗ.
1. Введення в САПР
Автоматизація проектування займає особливе місце серед інформаційних технологій. По-перше, автоматизація проектування - синтетична дисципліна, її складовими частинами є багато інших сучасні інформаційні технології. Так, технічне забезпечення систем автоматизованого проектування (САПР) засновано на використанні обчислювальних мереж і телекомунікаційних технологій, в САПР використовуються персональні комп'ютери і робочі станції.
Математичне забезпечення САПР відрізняється багатством і різноманітністю використовуваних методів обчислювальної математики, статистики, математичного програмування, дискретної математики, штучного інтелекту. По-друге, знання основ автоматизації проектування і вміння працювати із засобами САПР потрібно практично будь-якому інженеру розробнику. Комп'ютерами насичені проектні підрозділи, конструкторські бюро та офіси. Робота конструктора за звичайним кульманом, розрахунки за допомогою логарифмічної лінійки або оформлення звіту на друкарській машинці стали анахронізмом. Підприємства, що ведуть розробки без САПР або лише з малим ступенем їх використання, виявляються неконкурентоспроможними, як з - за великих матеріальних і тимчасових витрат на проектування, так і з - за невисокої якості проектів. Поява перших програм для автоматизації проектування за кордоном і в СРСР відноситься до початку 60 х рр. Тоді були створені програми для вирішення завдань будівельної механіки, аналізу електронних схем, проектування друкованих плат.
Подальший розвиток САПР йшло по шляху створення апаратних і програмних засобів машинної графіки, підвищення обчислювальної ефективності програм моделювання та аналізу, розширення областей застосування САПР, спрощення користувальницького інтерфейсу, впровадження в САПР елементів штучного інтелекту.
До теперішнього часу створено велику кількість програмно - методичних комплексів для САПР з різними ступенем спеціалізації і прикладною орієнтацією. В результаті, автоматизація проектування стала необхідною складовою частиною підготовки інженерів різних спеціальностей; інженер, який не володіє знаннями і не вміє працювати в САПР, не може вважатися повноцінним фахівцем.
Підготовка інженерів різних спеціальностей в області САПР включає базову і спеціальну компоненти. Найбільш загальні положення, моделі та методики автоматизованого проектування входять в програму курсу, присвяченого основам САПР, більш детальне вивчення тих методів і програм, які специфічні для конкретних спеціальностей, передбачається в профільних дисциплінах.
1.1 Основні принципи побудови САПР
Розробка САПР представляє собою велику науково-технічну проблему, а її впровадження вимагає значних капіталовкладень. Накопичений досвід дозволяє виділити наступні основні принципи побудови САПР.
1.САПР - людино-машинна система. Всі створені і створювані системи проектування за допомогою ЕОМ є автоматизованими, важливу роль в них відіграє людина - інженер, який розробляє проект технічного засобу.
В даний час і принаймні в найближчі роки створення систем автоматичного проектування не передбачається, і ніщо не загрожує монополії людини при прийнятті вузлових рішення в процесі проектування. Людина в САПР має вирішувати, по-перше, всі завдання, які не формалізовані, по-друге, завдання, вирішення яких людина здійснює на основі своїх евристичних здібностей більш ефективно, ніж сучасна ЕОМ на основі своїх обчислювальних можливостей. Тісна взаємодія людини і ЕОМ в процесі проектування - один з принципів побудови і експлуатації САПР.
2.САПР - ієрархічна система, що реалізує комплексний підхід до автоматизації всіх рівнів проектування. Ієрархія рівнів проектування відбивається в структурі спеціального програмного забезпечення САПР у вигляді ієрархії підсистем.
Слід особливо підкреслити доцільність забезпечення комплексного характеру САПР, так як автоматизація проектування лише на одному з рівнів виявляється значно менш ефективною, ніж повна автоматизація всіх рівнів. Ієрархічна побудова відноситься не тільки до спеціального програмного забезпечення, але і до технічних засобів САПР, поділюваних на центральний обчислювальний комплекс і автоматизовані робочі місця проектувальників.
3.САПР - сукупність інформаційно-узгоджених підсистем. Цей дуже важливий принцип повинен ставитися не тільки до зв'язків між великими підсистемами, але і до зв'язків між дрібнішими частинами підсистем. Інформаційна узгодженість означає, що всі або більшість можливих послідовностей завдань проектування обслуговуються інформаційно узгодженими програмами. Дві програми є інформаційно узгодженими, якщо всі ті дані, які представляють собою об'єкт переробки в обох програмах, входять в числові масиви, які не потребують змін при переході від однієї програми до іншої. Так, інформаційні зв'язку можуть проявлятися в тому, що результати вирішення однієї задачі будуть вихідними даними для іншої задачі. Якщо для узгодження програм потрібно істотна переробка загального масиву з участю людини, який додає відсутні параметри, вручну перекомпоновувати масив або змінює числові значення окремих параметрів, то програми інформаційно не узгоджені. Ручна перекомпонування масиву веде до істотним тимчасовим затримкам, зростання числа помилок і тому зменшує попит на послуги САПР. Інформаційна неузгодженість перетворює САПР в сукупність автономних програм, при цьому через неврахування в підсистемах багатьох чинників, оцінюваних в інших підсистемах, знижується якість проектних рішень.
4.САПР - відкрита і розвивається. Існує, принаймні, дві вагомі причини, за якими САПР повинна бути змінною в часі системою. По-перше, розробка такого складного об'єкта, як САПР, займає тривалий час, і економічно вигідно вводити в експлуатацію частини системи в міру їх готовності. Введений в експлуатацію базовий варіант системи надалі розширюється. По-друге, постійний прогрес техніки, проектованих об'єктів, обчислювальної техніки та обчислювальної математики призводить до появи нових, більш досконалих математичних моделей і програм, які повинні замінювати старі, менш вдалі аналоги. Тому САПР повинна бути відкритою системою, т. Е. Мати властивість зручності використання нових методів і засобів.
5.САПР - спеціалізована система з максимальним використанням уніфікованих модулів. Вимоги високої ефективності і універсальності, як правило, суперечливі. Стосовно до САПР це положення зберігає свою силу. Високої ефективності САПР, яка виражається насамперед малими тимчасовими і матеріальними витратами при вирішенні проектних завдань, домагаються за рахунок спеціалізації систем. Очевидно, що при цьому зростає число різних САПР. Щоб знизити витрати на розробку багатьох спеціалізованих САПР, доцільно будувати їх на основі максимального використання уніфікованих складових частин. Необхідною умовою уніфікації є пошук спільних рис і положень в моделюванні, аналізі та синтезі різнорідних технічних об'єктів. Безумовно, може бути сформульований і ряд інших принципів, що підкреслює багатосторонність і складність проблеми САПР.
1.2 Системний підхід до проектування
Основні ідеї та принципи проектування складних систем виражені в системному підході. Для фахівця в області системотехніки вони є очевидними і природними, проте, їх дотримання і реалізація найчастіше пов'язані з певними труднощами, обумовлює особливості проектування. Як і більшість дорослих освічених людей, правильно використовують рідну мову без залучення правил граматики, інженери використовують системний підхід без звернення до посібників з системного аналізу. Однак інтуїтивний підхід без застосування правил системного аналізу може виявитися недостатнім для вирішення все більш ускладнюються, інженерної діяльності.
Основний загальний принцип системного підходу полягає в розгляді частин явища або складної системи з урахуванням їх взаємодії. Системний підхід виявляє структуру системи її внутрішні та зовнішні зв'язки.
1.3 Структура САПР
Як і будь-яка складна система, САПР складається з підсистем. Розрізняють підсистеми проектують і обслуговують.
Проектують підсистеми безпосередньо виконують проектні процедури. Прикладами проектують підсистем можуть служити підсистеми геометричного тривимірного моделювання механічних об'єктів, виготовлення конструкторської документації, схемотехнического аналізу, трасування з'єднань в друкованих платах.
Обслуговуючі підсистеми забезпечують функціонування проектують підсистем, їх сукупність часто називають системної середовищем (або оболонкою) САПР. Типовими обслуговуючими підсистемами є підсистеми управління проектними даними, підсистеми розробки і супроводу програмного забезпечення CASE (Computer Aided Software Engineering), навчальні підсистеми для освоєння користувачами технологій, реалізованих в САПР.
1.4 Види забезпечення САПР
Структурування САПР з різних аспектів зумовлює появу видів забезпечення САПР. Прийнято виділяти сім видів забезпечення САПР:
· Технічне (ТО), що включає різні апаратні засоби (ЕОМ, периферійні пристрої, мережеве комутаційне обладнання, лінії зв'язку, вимірювальні засоби);
· Математичне (МО), що об'єднує математичні методи, моделі та алгоритми для виконання проектування;
· Програмне (ПО), що представляється комп'ютерними програмами САПР;
· Інформаційне (ІС), що складається з бази даних, СУБД, а також включає інші дані, які використовуються при проектуванні; відзначимо, що вся сукупність використовуваних при проектуванні даних називається інформаційним фондом САПР, база даних разом з СУБД носить назву банку даних;
· Лінгвістичне (ЛО), яке виражається мовами спілкування між проектувальниками і ЕОМ, мовами програмування і мовами обміну даними між технічними засобами САПР;
· Методичне (мето), що включає різні методики проектування; іноді до нього відносять також математичне забезпечення;
· Організаційне (ГО), що представляється штатними розкладами, посадовими інструкціями та іншими документами, які регламентують роботу проектного підприємства.
1.5 Різновиди САПР
Класифікацію САПР здійснюють по ряду ознак, наприклад за додатком, цільовим призначенням, масштабами (комплексності вирішуваних завдань), характером базової підсистеми - ядра САПР.
За додатків найбільш представницькими і широко використовуваними є наступні групи САПР:
· САПР для застосування в галузях загального машинобудування. Їх часто називають машинобудівними САПР або системами MCAD (Mechanical CAD);
· САПР для радіоелектроніки: системи ECAD (Electronic CAD) або EDA (Electronic Design Automation);
· САПР в області архітектури і будівництва.
Крім того, відомо велике число спеціалізованих САПР, або що виділяються в зазначених групах, або представляють самостійну гілку класифікації. Прикладами таких систем є САПР великих інтегральних схем (ВІС); САПР літальних апаратів; САПР електричних машин і т. П.
Electronics Workbench - це лідер міжнародного ринку по розробці найбільш широко використовуваного в світі програмного забезпечення для проектування схем. Компанія володіє більш ніж 15-ти річним досвідом по автоматизація проектування електронних приладів і пристроїв і була одним з піонерів комп'ютерної розробки електроніки. В даний час обладнання Electronics Workbench використовується більш ніж на 180 тисячах робочих місць. У комплект продуктів Electronics Workbench входять засоби для опису електричних схем, їх емуляції (SPICE, VHDL і patented co-simulation), а також для розробки і автоматичного трасування друкованих плат. Користувачі отримують по справжньому унікальний продукт, найбільш прості в галузі засоби використання, інтегровані між собою в єдине ціле. Майстер підтримки і оновлень (SUU - Support and Upgrade Utility) автоматично перевіряє наявність і встановлює по мережі необхідні оновлення, забезпечуючи постійно найвищий рівень роботи вашого ПО. Продукція Electronics Workbench і National Instruments - це найбільш тісна інтеграція між засобами розробки, перевірки і тестування САПР електронних засобів, наявна в даний час.
Multicap 9 - це найбільш інтуїтивно зрозуміле і потужний засіб опису схем. Новітні засоби Multicap значно економлять ваш час, вони включають в себе безрежімное редагування, зручне сполучення і всебічну базу даних, розбиту на логічні частини прямо на вашому робочому столі. Ці кошти дозволяються вам програмно описати схему практично відразу після того, як у вас з'явилося її загальне уявлення. Однакові послідовності дій виконуються автоматично, не забираю час від створення, перевірки та вдосконалення схеми, завдяки цьому на виході виходять ідеальні продукти з мінімальним часом розробки.
Малюнок 1 - Взаємозв'язок програмного забезпечення Electronics Workbench
Multisim - це єдиний в світі інтерактивний емулятор схем, він дозволяє вам створювати кращі продукти за мінімальний час. Multisim включає в себе версію Multicap, що робить його ідеальним засобом для програмного опису і негайного подальшого тестування схем. Multisim 9 також підтримує взаємодію з LabVIEW і SignalExpress виробництва National Instruments для тісної інтеграції засобів розробки і тестування.
Переваги інтегрованого опису і емуляції Multisim - це унікальна можливість розробки схеми і її тестування / емуляції з одного середовища розробки. У такого підходу є безліч переваг. Новачкам в Multisim не потрібно турбуватися про складне синтаксисі SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis - програма емуляції з вбудованим оброблювачем схем) і його командах, а у просунутих користувачів є можливість налаштування всіх параметрів SPICE. Завдяки Multisim опис схеми стало як ніколи простим і інтуїтивно зрозумілим. Подання у вигляді електронної таблиці дозволяє одночасно змінювати характеристики будь-якої кількості елементів: від схеми друкованої плати до моделі SPICE. Безрежімное редагування - це найбільш ефективний спосіб розміщення і з'єднання компонентів.
Працювати з аналоговими і цифровими складовими елементами інтуїтивно просто і зрозуміло. Крім традиційного аналізу SPICE, Multisim дозволять користувачам підключати до схеми віртуальні прилади. Концепція віртуальних інструментів - це простий і швидкий спосіб побачити результат за допомогою імітації реальних подій. Також в Multisim є спеціальні компоненти під назвою "інтерактивні елементи" (interactive parts), ви можете змінювати їх під час емуляції. До інтерактивним елементам ставляться перемикачі, потенціометри, найменші зміни елемента відразу відображаються в імітації. При необхідності більш складного аналізу Multisim пропонує більше 15 різних функцій аналізу. Деякі приклади включають використання змінного струму, монте-карло, аналіз найбільш несприятливих умов і Фур'є. У Multisim входить Grapher - потужний засіб перегляду та аналізу даних емуляції. Функції опису і тестування схеми, представлені в Multisim допоможуть будь-якому розробнику схем, заощадять його час і врятують від помилок на всьому шляху розробки схеми.
Micro-Cap - це універсальна програма схемотехнічного аналізу, призначена для вирішення широкого кола завдань. Характерною особливістю цієї програми, втім, як і всього сімейства Micro-Cap, є наявність зручного і дружнього графічного інтерфейсу, що робить його особливо привабливим для непрофесійної аудиторії. Незважаючи на досить скромні вимоги до програмно-апаратних засобів ПК (процесор не нижче Pentium II, ОС Windows 95/98 / МЕ або Windows NT4 / 2000 / XP, пам'ять не менше 64 Мб, монітор не гірше SVGA), його можливості досить великі. З його допомогою можна аналізувати не тільки аналогові, але і цифрові схеми. Можливо також змішане моделювання аналого-цифрових електронних пристроїв, а також синтез фільтрів.
Почати працювати в Micro-Cap можна навіть без глибокого освоєння програми. Достатньо ознайомитися з вбудованим демонстраційним роликом і подивитися базові приклади (їх в комплекті близько 300). Досвідчені користувачі, використовуючи велику бібліотеку компонентів і власні макромоделі, можуть аналізувати складні електронні системи. Грамотне використання спрощених припущень дозволяє проводити розрахунки режимів роботи складних пристроїв з досить високим ступенем точності.
Micro-Cap 9, 10 відрізняються від молодших представників свого сімейства досконалішими моделями електронних компонентів і алгоритмами розрахунків. По можливостях схемотехнічного моделювання він знаходиться на одному рівні з інтегрованими пакетами ORCAD і PCAD2002 - досить складними з осзоеніі засобами аналізу і проектування електронних пристроїв, які передбачають в першу чергу професійне використання. Повна сумісність зі SPICE-моделями і SPICE-схемами в поєднанні з розвиненими можливостями конвертації дозволяє використовувати в Micro-Cap все розробки і моделі, призначені для цих пакетів, а отримані навички моделювання дозволять у разі потреби швидко освоїти професійні пакети моделювання.
Micro-Cap 9, 10 надають великі можливості для аналізу силових перетворювальних пристроїв. Програма має настройки, включення яких оптимізує алгоритми для розрахунку силових схем, бібліотека компонентів містить велику кількість узагальнених ШІМ-контролерів і безперервних моделей основних типів перетворювачів напруги для аналізу стійкості стабілізованих джерел живлення на їх основі.
Перераховані переваги роблять програму Micro-Cap вельми привабливою для моделювання електронних пристроїв середнього ступеня складності. Зручність у роботі, невимогливість до ресурсів комп'ютера і можливість аналізувати електронні пристрої з досить великою кількістю компонентів дозволяють успішно використовувати її як радіоаматорам і студентам, так і інженерам-розробникам. Крім того, програми сімейства Micro-Cap активно використовуються в науково-дослідній діяльності.
Перші версії Micro-Cap, дійсно, були досить примітивними і малопридатними для вирішення реальних інженерних задач схемотехнічного проектування. Вони дозволяли розраховувати лише прості аналогові схеми. Для розрахунку цифрових пристроїв використовувалася інша програма тієї ж фірми - MicroLogic (пізніше вона була інтегрована в Micro-Cap). Але навіть цього цілком вистачало для навчання студентів основам електроніки.
Особливо хочеться відзначити інтерфейс програми. Розробники дуже серйозно підходять до цього питання, починаючи з молодших версій. Досить сказати, що ще до повсюдного поширення Windows, версія Micro- Cap IV, випущена в 1992 році, вже мала дуже зручний віконний графічний інтерфейс, який був зовсім не характерний для програм того часу. Цей інтерфейс дозволяв під DOS отримувати практично всі зручності, які мають в даний час користувачі Windows.
Використання програми Micro-Cap дозволяє не тільки вивчати роботу електронних схем, а й здобувати навички налагодження електронних пристроїв. Основні прийоми отримання робочої моделі нічим не відрізняються від методик введення в робочий режим реальних електронних пристроїв. Саме ці властивості і дозволяють рекомендувати його в першу чергу студентам і радіоаматорам.
автоматизований програма радіоелектронний частотний
2. Схемотехнічне моделювання РЕЗ
2.1 Опис процесу підготовки РЕМ до моделювання
Схема електрична принципова моделируемого РЕМ представлена \u200b\u200bна малюнку.
Дане РЕМ представляє виборчий підсилювач (підсилювач звукової частоти). Моделювання проводилося в програмі Micro-Cap 9, SPICE-подібній програмі для аналогового і цифрового моделювання електричних та електронних кіл з інтегрованим візуальним редактором.
Для моделювання РЕЗ мною були зроблені наступні дії:
1) Як джерело вхідного сигналу був використаний генератор синусоїдальної напруги з амплітудою напруги 0,5 В і частотою коливань 5 кГц;
2) Кінцеве пристрій було представлено навантажувальним резистором величиною 4 Ома, що еквівалентно величині кінцевих пристроїв подібних підсилювачів, таких як динамік колонки;
3) У бібліотеці програми Micro-Cap не виявилося операційного підсилювача К140УД8. Аналогом цього підсилювача будемо вважати операційний підсилювач МС1558, найбільш близький за своїми параметрами до К140УД8;
4) Чи були підібрані аналоги до транзисторів КТ310В, КТ3107В, КТ815В, КТ814В. Паракомплементарних транзисторів КТ310В - КТ3107В була замінена парою компліментарних транзисторів bc107BP - bc178AP.
У процесі аналізу схеми було з'ясовано, що в даному РЕЗ відбувається посилення вхідного сигналу за рахунок його проходження через ОУ, підключеного за схемою инвертирующего підсилювача. Заключний каскад складається з дільника напруги і двох пар компліментарних транзисторів, підключених за схемою із загальним колектором. Необхідність введення пар компліментарних транзисторів обумовлена \u200b\u200bнеприпустимістю спотворення вхідного сигналу, тому нам потрібно отримати однакове посилення і позитивною, і негативною полуволн вхідного сигналу. Підключення по схемі із загальним колектором дозволяє отримати посилення по току, а отже і по потужності.
2.2 Моделювання статичних характеристик
Статична характеристика РЕМ представлена \u200b\u200bна малюнку.
За графіком видно, що вхідний сигнал посилюється в негативній області. Це пояснюється тим, що використовується підключення ОУ за схемою инвертирующего підсилювача.
2.2 Моделювання динамічних характеристик
Динамічна характеристика РЕМ представлена \u200b\u200bна малюнку.
За графіком видно, що відбувається незначне спотворення вхідного сигналу. Фаза сигнал не змінилася на протилежну, так як використовувалося підключення ОУ за схемою неінвертуючий підсилювача. Сигнал на виході являє собою масштабну копію вхідного сигналу.
Виходячи з вищевикладеного можна зробити висновок, що схема підсилювача виконує свою функцію, посилюючи вхідний сигнал і не вносячи в нього спотворень.
2.3 Моделювання частотних характеристик
Частотна характеристика підсилювача представлена \u200b\u200bна малюнку.
З частотних характеристик першого каскаду видно, що ОУ забезпечує посилення сигналу на частотах від 5 Гц. Можна зробити висновок, що смуга пропускаються підсилювачем частот приблизно дорівнює типовий для підсилювача звукової частоти і лежить в діапазоні від 1 кГц до 30 кГц. Так як використовувалося підключення ОУ за схемою инвертирующего підсилювача, бачимо зміна фази сигналу на протилежну.
висновок
За підсумками виконання контрольної була досягнуті наступні результати:
Освоєна методики автоматизованого проектування і схемотехнічного моделювання вузлів і блоків РЕЗ з використанням засобів САПР.
Вивчено можливості сучасних пакетів прикладних програм САПР РЕЗ;
Сформування теоретичні знання і практичні навички використання коштів САПР при схемотехническом моделюванні вузлів і блоків РЕМ.
Проаналізовано основні можливості використовуваного в контрольній роботі пакета схемотехнічного моделювання;
Виконано моделювання статичних, динамічних і частотних характеристик вузлів і блоків РЕЗ;
Проведена оптимізація параметрів і характеристик РЕЗ.
Досягнувши спочатку поставлених завдань, вважаю контрольну роботу закінченою, а досліджене РЕМ придатним для використання в практичній діяльності.
Список літератури
1. Разевіг В.Д. Схемотехнічне моделювання за допомогою Micro-CAP 7. - М .: Гаряча лінія-Телеком, 2003. - 368 с., Іл.
2. Разевіг В.Д. Система наскрізного проектування електронних пристроїв Design Lab 8.0. - Москва, «Солон», 2003.
3. Амеліна М.А., Амелін С.А. Програма схемотехнічного моделювання Micro-Cap 8. - М .: Гаряча лінія-Телеком, 2007. - 464 с. мул.
4. Горбатенко С.А., Горбатенко В.В., Середа Е.Н. Основи комп'ютерного проектування та моделювання радіоелектронних засобів: методичні вказівки по курсовому проектування. Воронеж: Воронезький інститут МВС Росії, 2012.? 27 с.
5. Автоматизація проектування радіоелектронних засобів: Учеб. посібник для вузів / О.В. Алексєєв, А.А. Головков, І.Ю. Пивоваров та ін .; Під ред. О.В. Алексєєва. - Рекоменд. МО РФ. - М .: Висш.шк., 2000. - 479 с.
6. Антіпенскій Р.В. Схемотехнічне проектування і моделювання радіоелектронних пристроїв / Р.В. Антіпенскій, А.Г. Фадин. - М .: Техносфера, 2007. - 127 с.
7. Кардашев Г.А. Цифрова електроніка на персональному комп'ютері / Г.А. Кардашев. - М .: Гаряча лінія - Телеком, 2003. - 311 с.
8. Петраков О.М. Створення аналогових PSPICE - моделей радіоелементів / О.М. Петраков. - М .: РадиоСофт, 2004. - 205 с.
Розміщено на Allbest.ru
подібні документи
Характеристика пакетів прикладних програм САПР. Вивчення особливостей роботи SCADA-систем, які дозволяють значно прискорити процес створення ПЗ верхнього рівня. Аналіз інструментального середовища розробки додатків збору даних і управління Genie.
реферат, доданий 11.06.2010
Розрахунок параметрів радіоелектронних засобів різних сторін радіоелектронного конфлікту. Переваги та недоліки тих чи інших методів радіоелектронного придушення і захисту РЕЗ. Аналіз ефективності застосування засобів помехопостановкі і помехозащіти.
курсова робота, доданий 19.03.2011
Створення системи захисту мовної інформації на об'єкті інформатизації. Шляхи блокування акустичного, акусто-радіоелектронного, акустооптичного, радіоелектронного каналів витоку даних. Технічні засоби захисту інформації від підслуховування і записи.
курсова робота, доданий 06.08.2013
Огляд схемотехнік пристроїв частотної селекції діапазону надвисоких частот. Системи автоматизованого проектування об'ємних моделей. Математична модель конструктивних реалізацій частотних фільтрів, комп'ютерне моделювання.
дипломна робота, доданий 09.07.2012
Розрахунок коефіцієнта посилення САУ і властивості зовнішніх статичних характеристик. Побудова частотних характеристик САУ і характеристичних коренів. Моделювання перехідних характеристик і перевірка САУ на стійкість. Синтез коригувального пристрою.
курсова робота, доданий 08.04.2010
Ідентифікація параметрів електромеханічної системи. Моделювання нелінійних об'єктів. Оптимізація параметрів під-регуляторів для об'єктів управління з нелинейностями із застосуванням пакета прикладних програм Nonlinear Control Design (NCD) Blockset.
лабораторна робота, доданий 25.05.2010
Характеристики та параметри розроблюваного підсилювача низьких частот. Огляд і аналіз пристроїв аналогічного призначення. Розробка функціональної схеми. Розрахунок вхідного, проміжного, вихідного каскаду, похибок. Схемотехнічне моделювання.
курсова робота, доданий 10.06.2013
Місце проблеми надійності радіоелектронних систем в теорії конструювання. Оцінка надійності і показників безвідмовності електронного блоку радіоелектронного пристрою - підсилювача потужності короткохвильового діапазону, загальні рекомендації по їх підвищенню.
курсова робота, доданий 14.12.2010
Методика проектування многокаскадного підсилювача змінного струму зі зворотним зв'язком. Розрахунок статичних і динамічних параметрів підсилювача, його моделювання на ЕОМ з використанням програмного продукту MicroCap III, коригування параметрів.
курсова робота, доданий 13.06.2010
Визначення та моделювання оптимального управління об'єктом, заданим системою рівнянь за квадратичним функціоналом якості, по точності, за критерієм Красовського і по швидкодії. Результати роботи математичних пакетів MathCAD і Matlab.
Навчальний посібник розроблений для студентів факультету МРМ СібГУТІ, які вивчають дисципліну «Основи комп'ютерного проектування та моделювання РЕЗ»
введення 8
Глава 1. Основні поняття, визначення, класифікація 9
1.1 Поняття системи, моделі та моделювання 9
1.2 Класифікація радіотехнічних пристроїв 10
1.3 Основні типи завдань в радіотехніці 12
1.4 Розвиток поняття моделі 14
1.4.2 Моделювання - найважливіший етап цілеспрямованої діяльності 15
1.4.3 Пізнавальні та прагматичні моделі 15
1.4.4 Статичні і динамічні моделі 16
1.5 Способи втілення моделей 17
1.5.1 Абстрактні моделі і роль мов 17
1.5.2 Матеріальні моделі і види подібності 17
1.5.3 Умови реалізації властивостей моделей 18
1.6 Відповідність між моделлю і дійсністю в аспекті відмінності 19
1.6.1 Кінцівка моделей 19
1.6.2 Спрощеність моделей 19
1.6.3 Наближеність моделей 20
1.7 Відповідність між моделлю і дійсністю в аспекті схожість 21
1.7.1 Істинність моделей 21
1.7.2 Про поєднанні істинного і помилкового в моделі 21
1.7.3 Складнощі алгоритмізації моделювання 22
1.8 Основні типи моделей 23
1.8.1 Поняття проблемної ситуації при створенні системи 23
1.8.2 Основні типи формальних моделей 24
1.8.3 Математичне представлення моделі «чорного ящика» 28
1.9 Взаємозв'язки моделювання та проектування 32
1.10 Точність моделювання 33
Глава 2. Класифікація методів моделювання 37
2.1 Реальне моделювання 37
2.2 Уявне моделювання 38
Глава 3. МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ 40
3.1 Етапи створення математичних моделей 43
З.2 Компонентні і топологічні рівняння об'єкта, що моделюється 46
3.3 Компонентні і топологічні рівняння електричного кола 46
Глава 4. Особливості комп'ютерних моделей 50
4.1 Комп'ютерне моделювання та обчислювальний експеримент 51
4.2 Програмні засоби комп'ютерного моделювання 52
Глава 5. ОСОБЛИВОСТІ РАДІОСИСТЕМИ ЯК ОБ'ЄКТА ВИВЧЕННЯ МЕТОДАМИ МОДЕЛЮВАННЯ НА ЕОМ 57
5.1 Класи радіосистем 57
5.2 Формальний опис радіосистем 58
Глава 6. ЗАСТОСУВАННЯ ПАКЕТУ ПРИКЛАДНИХ ПРОГРАМ MATHCAD ДЛЯ МОДЕЛЮВАННЯ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ ПРИСТРОЇВ 64
6.1 Основні відомості про універсальний математичному пакеті програм MathCAD 64
6.2 Основи мови MathCAD 65
6.2.1 Тип вхідного язикаMathCAD 66
6.2.2 Опис текстового вікна MathCAD 67
6.2.3 Курсор введення 68
6.2.5 Управління елементами інтерфейсу 70
6.2.6 Виділення областей 71
6.2.7 Зміна масштабу документа 71
6.2.8 Оновлення екрану 72
6.3 Основні правила роботи в середовищі «MathCAD» 79
6.3.1 Видалення математичних виразів 79
6.3.2 Копіювання математичних виразів 80
6.3.3 Перенесення математичних виразів 80
6.3.4 Вписування в програму текстових коментарів 80
6.4 Побудова графіків 81
6.4.1 Побудова графіків у декартовій системі координат 81
6.4.2 Побудова графіків в полярній системі координат 83
6.4.3 Зміна формату графіків 85
6.4.4 Правила трасування графіків 85
6.4.5 Правила перегляду ділянок двовимірних графіків 86
6.5 Правила обчислень в середовищі «MathCAD» 87
6.6 Аналіз лінійних пристроїв 93
6.6.1 Передавальна функція, коефіцієнт передачі, тимчасові і частотні характеристики 94
6.6.2 Коефіцієнт передачі K (jω) 95
6.6.3 Амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) 96
6.6.4 Визначення перехідної й імпульсної характеристик 98
6.7 Методи рішення в середовищі «MathCAD» алгебраїчних і трансцендентних рівнянь і організація обчислень по циклу 101
6.7.1 Визначення коренів алгеброіческіх рівнянь 101
6.7.2 Визначення коренів трансцендентних рівнянь 103
6.7.3 Обчислення по циклу 106
6.8 Обробка даних 108
6.8.1 Кусково-лінійна інтерполяція 108
6.8.2 Сплайн-інтерполяція 110
6.8.3 Екстраполяція 112
6.9 Символьні обчислення 115
6.10 Оптимізація в розрахунках РЕА 124
6.10.1 Стратегії одновимірної оптимізації 124
6.10.2 Локальні і глобальні екстремуми 126
6.10.3 Методи включення інтервалів невизначеності 127
6.10.4 Критерії оптимізації 135
6.10.6 Приклад запису цільової функції при синтезі фільтрів 141
6.11 Анімація графічного матеріалу в середовищі MathCAD 148
6.11.1 Підготовка до анімації 149
6.11.2 Приклад анімації графіка 149
6.11.3 Виклик програвача анімації графіків і відео файлів 151
6.12 Установка зв'язку MathCAD з іншими програмними середовищами 153
КАФЕДРА РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
Реле акустичне на польовому транзисторі
Пояснювальна записка
до курсової роботи з дисципліни:
ФКРЕ 467.740.001.ПЗ
Виконав ст. гр. 220541 Галкін Я.А.
Керівник Овчинников А.В.
Федеральне агентство з освіти
Тульський державний університет
Кафедра радіоелектроніки
на курсову роботу по курсу
«Основи комп'ютерного проектування та моделювання РЕЗ»
студенту гр. 220541 Галкіну Я.А.
1. Тема: Реле акустичне на польовому транзисторі
2. Вихідні дані: Схема електрична принципова.Пристрій призначений для експлуатації в приміщенні при робочих значеннях температури повітря +10 0+ 40 0 ± 5 0 С, атмосферним тиском 86,6-106,7 кПа і верхньому значенні відносної вологості 80% при температурі 25 0 С.Час напрацювання на відмову - 30 років. Надійність після напрацювання в 5000 повинна бути більше 0,8.
3. Перелік питань, які потребують опрацювання Розробити друковану плату даного пристрою, вибрати матеріали плати і корпусу, розрахунок конструктивних параметрів плати, розрахунок технологічності, розрахунок надійності.
4. Перелік графічного матеріалу: Схема електрична принципова, друкована плата.
5. Основною бібліографічний список: Акімов І.М. «Резистори, Конденсатори. Довідник », Романичева Е.Т. та ін. Розробка і оформлення конструкторської документації РЕА: довід., Проектування і виробництво друкованих плат: Учеб. посібник / Л.П. Семенов.
завдання прийняв Галкін Я. А.
(Підпис) (П. І. Б)
завдання видав Овчинников А.В.
(Підпис) (П. І. Б.)
анотація
В даному курсовому проекті я аналізую технічне завдання, на його основі виробляю вибір способу виготовлення друкованої плати, розрахунок конструктивно-технологічних параметрів друкованої плати, вибір елементів і матеріалів, а так само розрахунок надійності.
Крім розрахункової частини в курсовому проекті розробляється технологічний процес виготовлення друкованої плати і заповнюються операційні карти процесу виготовлення друкованої плати.
Вся документація повинна відповідати стандартам ЕСКД.
Пояснювальна записка містить 25 аркушів.
Схема електрична принципова акустичного реле на польовому транзисторі (формат А3);
Перелік елементів (формат А4).
Введение .............................................................................. .6
- Аналіз технічного завдання .......................................... .... 7
- Вибір і обгрунтування застосовуваних елементів і матеріалів ... ..9
- Вибір і обгрунтування конструктивних рішень .................. ..10
- Вибір і обгрунтування способу виготовлення друкованої плати ... .11
- Опис конструкції приладу .................................... ..... 12
- Розрахунок технологічності конструкції ........................... .. ... .15
- Розрахунок конструктивних параметрів друкованої плати .......... ... .18
- Розрахунок надійності .................................................... ... .20
- Висновок ............................................................. ... .23
Список використаної літератури ..................................... ... .24
Вступ
Конструкторської документації (КД) називають сукупність конструкторських документів, що містять в залежності від їх призначення дані, необхідні для розробки, виготовлення, контролю, приймання, постачання, експлуатації та ремонту виробу. У конструкторської документації вказуються не тільки креслення, але також описуються способи створення окремих деталей, а також складання вузлів.
Основне завдання конструювання - вибір оптимальних рішень при певних вимогах, що задаються в ТЗ (технічному завданні). Такими вимогами можуть бути: ціна, надійність, поширеність (матеріалів і (або) елементів) і т. Д.
Конструкція радіоелектронної апаратури (РЕА) відрізняється від інших особливістю формованих внутрішніх зв'язків між частинами: крім просторових і механічних повинні бути встановлені складні електричні, теплові та електромагнітні зв'язку. Ця особливість настільки істотна, що відокремлює конструювання РЕА в окреме інженерне напрямок.
- Аналіз технічного завдання
У цій роботі потрібно розробити акустичне реле на польовому транзисторі. Для складання електронної частини пристрою застосовується одностороння друкована плата, яка закріплюється в пластиковому корпусі.
Дане реле має наступними параметрами:
Корпус пристрою повинен бути зручним, для того щоб тримати його в руках, а органи управління розташовані так, щоб оператору не становило великих труднощів управляти моделлю.
Пристрій повинен надійно працювати в наступних умовах:
В даній схемі пристрою використовується мікрофон, а так само його підсилювач на основі транзистора VT1 для відкриття реле, потужність посилення регулюється за допомогою підлаштування резистора R6. Так само реле можна відкрити за допомогою одноразового натискання на кнопку S1.
Відкриття проводиться за допомогою заряду нагромаджується на конденсаторі C5. Після відкриття даний конденсатор, а так же конденсатор С9 (він регулює час відкриття реле) розріджуються через резистори R10, R11. Також для прискорення розрядки використовується транзистор VT4.
Коли відбувається відкриття реле (відкриття транзистора VT5) струм в ланцюзі R12, HL1 припиняється, підсилювач мікрофона знеструмлюється, а так само напруга на конденсаторі C4 падає до 0.
Закриття реле відбувається, після закриття транзистора VT5. Після закриття харчування світлодіода і підсилювача мікрофона відновлюється - прилад переходить в початковий стан.
Всі елементи є досить надійними в застосуванні, недорогими і відповідають всім експлуатаційним, електричним вимогам, а так само мають допустимі габарити.
- Вибір і обгрунтування елементів і матеріалів.
2.1 Вибір резисторів.
Для виготовлення пристрою виберемо найбільш поширені в промисловому виробництві резистори типу МЛТ, що мають номінальну потужність розсіювання 0,125Вт, ці резистори розраховані на роботу при температурі навколишнього середовища -60 год + 70 ° С і відносній вологості до 98% при температурі + 35 ° С, що задовольняє технічним завданням. Деякі резистори по ТЗ вимагають велику потужність, відповідно до вимог вибираємо більш потужні.
Підлаштування же резистор вибираємо типу СП3 - 19.
Так само для економії місця я використовував резистори К1-12 - безкорпусні.
Номінальний опір всіх резисторів вказано в переліку елементів. Вони відповідають стандартному ряду опорів, який рекомендований для даного типу резисторів.
2.2 Вибір конденсаторів.
Електролітичні конденсатори вибираємо типу К50, т. К. Вони досить дешеві і поширені. По можливості для зменшення габаритів вибираємо безкорпусні конденсатори типу К10. Так само потрібні конденсатори високої напруги, вибираємо конденсатори задовольняють даній умові - К73. Ми їх вибрали виходячи з того, що вони підходять по номінальній напрузі і мають відносно малі розміри, так само вони підходять і за діапазоном робочих температур. Електролітичні конденсатори це оксидно-електролітичні конденсатори призначені для роботи в колах постійного і імпульсного струму з температурами навколишнього середовища -20ч + 70 ° С і мають мінімальну напрацювання 5000 годин, призначені для монтажу на друкованій платі.
2.3 Вибір світлодіода.
Як індикатор роботи приладу використовується червоний світлодіод HL1 АЛ307, як найбільш дешевий, простий і надійний.
2.4 Вибір матеріалу корпусу.
Виберемо литий пластмасовий корпус, як найбільш легкий, що забезпечує достатню міцність конструкції і малі габарити відповідно до технічного завдання.
2.6 Вибір системи живлення.
Цей пристрій живиться від мережі ~ 220В, 50 Гц, через навантаження.
2.7 Вибір матеріалу друкованої плати.
Цей пристрій слід використовувати друкована плата виконана з склотекстоліти. Даний матеріал був узятий, як часто використовуваний на виробництві. Він більш міцний механічно, а так само в ньому ослаблені ємнісні зв'язку в порівнянні з іншими матеріалами (наприклад гетинакс).
3. Вибір і обгрунтування конструкторського рішення.
Друкований монтаж широко використовується в конструкції РЕМ. Він виконується у вигляді друкованих плат або гнучких друкованих кабелів. В якості підстави для друкованої плати використовується діелектрик або покритий діелектриком метал, а для гнучких друкованих кабелів - діелектрик. Для виконання друкованих провідників діелектрик часто покритий мідною фольгою товщиною 35 ... 50 мкм, Або мідної або нікелевої фольгою товщиною 5 ... 1 0 мкм. Ми не маємо можливості використовувати односторонню друковану плату, у зв'язку зі складністю пристрою, застосовуємо двосторонню. Друкований монтаж виконується базовим комбінованим позитивним методом (з попереднім свердлінням отворів). Даний спосіб заснований на процесах гальванічного осадження міді.
При визначенні площі плати, габаритів і співвідношення розмірів сторін були враховані такі фактори: площа розміщуються на платі елементів і площа допоміжних зон; допустимість габаритів з точки зору технологічних можливостей і умов експлуатації. При визначенні площі плати сумарна площа встановлюваних на неї елементів множиться на коефіцієнт дезінтеграції, рівний 1.5 ... 3, і до цієї площі додається площа допоміжних зон. Дезінтеграція здійснюється з метою забезпечення зазорів для розміщення ліній зв'язку, тепловідведення. Надмірне зменшення зазорів між елементами на платі може привести до збільшення напруженості теплового режиму.
Разом з іншими деталями плату розміщують в корпусі кріпильними гвинтами.
Так як питома потужність розсіювання мала, то застосовується природне охолодження.
4. Вибір і обгрунтування способу виготовлення друкованої плати.
Залежно від числа нанесених провідних шарів друковані плати (ПП) поділяються на одне - двосторонні та багатошарові. Двосторонні ПП виконуються на рельєфному литому підставі без металізації або з металізацією. Їх застосовують для монтажу побутової радіоапаратури, блоків живлення і пристроїв техніки зв'язку.
Методи виготовлення ПП поділяються на дві групи: субтрактівниє і аддетівние, а так само комбіновані (змішані). У субтрактівних методах в якості підстави для друкованого монтажу використовують фольговані діелектрики, на яких формується проводить малюнок шляхом видалення фольги з непровідних ділянок. Аддетівние методи засновані на виборчому осадженні струмопровідного покриття, на яке попередньо може наноситися шар клейової композиції.
Незважаючи на переваги, застосування аддетівного методу в масовому виробництві ПП обмежено низькою продуктивністю процесу хімічної металізацією, інтенсивним впливом електролітів на діелектрик, труднощами одержання металевих покриттів з хорошою адгезією. Домінуючою в цих умовах є субтрактивна технологія, але найвигіднішим (тому що бере плюси з обох методів) є комбінований.
Основним методами, застосовуваними в промисловості для створення малюнка друкованого монтажу, є офсетний друк, сеткографіі і фотодрук. Вибір методу визначається конструкцією ПП, необхідною точністю і щільністю монтажу, продуктивністю обладнання та економічністю процесу.
Так як ПП двостороння, щільність монтажу не велика (мінімальна ширина провідників не менш 1 мм) і виробництво визначено як серійне, то в цій роботі плата виготовляється сеточно-хімічним способом. Даний спосіб широко використовується при масовому і серійному виробництві друкованих плат з склотекстоліти. Як правило, виготовлення плат здійснюється на універсальних механізованих лініях, що складаються з окремих автоматів і напівавтоматів, послідовно виконують операції технологічного процесу.
Весь процес виготовлення друкованих плат складається з наступних основних технологічних операцій:
1. Розкрій матеріалу і виготовлення заготовок плат;
2. Нанесення малюнка схеми кислотостійкої фарбою;
3. Травлення;
4. Видалення захисного шару фарби;
5. крацовка;
6. Нанесення захисної епоксидної маски;
7. Гаряче лудіння місць пайки;
8. Штампування;
9. Маркування;
10.Контроль плати.
З метою максимальної механізації та автоматизації процесу все друковані плати виготовляються (проходять обробку на лінії) на одній з габаритних технологічних заготовках.
Більш докладно технологічний процес описаний в додатку.
5. Опис конструкції приладу.
Прилад виконаний відповідно до технічного завдання, поміщений в корпус, який зроблений з пластмаси. Габарити корпусу 1359545. Всі радіоелементи розміщені на друкованій платі, розташованої горизонтально. Плата кріпиться до корпусу за допомогою шурупні з'єднання. Кришка корпусу кріпитися до корпусу двома шурупами.
Збоку корпусу вирізаний паз для виведення кабелю. Зверху в корпусі просвердлений отвір для установки світлодіодного індикатора, також є проріз, яка сприяє доступу звукових хвиль до динаміка, розташованих у межах пристрої. Для здешевлення виконання я вибрав червоний світлодіод.
6.Расчёт технологічності конструкції.
На практиці, внаслідок того, що технологічність є однією з найважливіших характеристик, виникає необхідність її оцінки при виборі найкращого варіанта її виготовлення з декількох можливих.
Існує багато різних показників, на основі яких оцінюється як загальна, так і окремі її складові. Розглянемо деякі з них.
6.1 Розподіл деталей по наступності
На основі таблиці 1 визначаються наступні коефіцієнти:
|
показники |
||||||
|
спеціально виготовлені |
нормальні |
куплені |
||||
|
для даного |
Запозичують-ванні з ін. виробів, |
кріпильні, |
кріпильні, |
Нестанд-ртние |
стандарт |
|
|
кількість найменувань-ваний, D |
||||||
|
кількість деталей, Ш |
||||||
Nш.Н. - кількість некрепежних деталей;
Nш.п.с. - кількість стандартних деталей;
Nш.К. - кількість кріпильних деталей;
Nш.В. - кількість всіх деталей.
Nш.з. - кількість деталей, запозичених з інших виробів;
Nш.К. - кількість кріпильних деталей.
Nш.С. - кількість деталей, виготовлених спеціально для даного вироби;
Nд.с. - кількість різновидів деталей, виготовлених спеціально для даного вироби.
Nш.п. - кількість нестандартних деталей.
- коефіцієнт нормалізації
2. Коефіцієнт запозичення:
3. Коефіцієнт повторюваності:
4. Коефіцієнт наступності:
6.2 Розподіл вузлів за складністю і взаємозамінності усередині вузла
Тут на основі таблиці 2 визначаються наступні коефіцієнти:
1. Коефіцієнт складності збирання:
2. Коефіцієнт взаємозамінності усередині вузлів:
7 . Розрахунок конструктивних параметрів друкованої плати.
В якості вихідних даних необхідно мати: конструкцію друкованої плати, спосіб отримання малюнка, мінімальна відстань між отворами, крок координатної сітки, форму контактних майданчиків, щільність монтажу. В результаті розраховується діаметр контактної площадки, ширина провідника, відстань між провідними елементами.
Плата виготовляється сеточно-хімічним методом за другим класом точності. Основні її конструктивні параметри наступні:
Мінімальне значення номінальної ширини провідника t H \u003d 1 мм;
Номінальна відстань між провідниками S H \u003d 0,5 мм;
Відношення діаметра отвору до товщини плати ≥ 0,33;
Допуск на отвір Δd \u003d ± 0,05 мм;
Допуск на ширину провідника мм;
Допуск на розташування отворів мм;
Допуск на розташування контактних площадок мм;
Допуск на розташування провідників мм;
Значення ширини провідника визначається за формулою:
де - нижнє граничне відхилення ширини провідника. В цьому випадку t \u003d 1,05 мм.
Діаметр монтажних отворів розраховується наступним чином:
де - діаметр виведення встановлюваного елемента; - нижнє граничне відхилення від номінального діаметра монтажного отвору; - різниця між мінімальним діаметром отвору і
максимальним діаметром встановлюваного виведення.
Тоді d 1 \u003d 0,5 мм, d 2 \u003d 0,8 мм, d 3 \u003d 1 мм, d 2 \u003d 1,1 мм.
Визначимо діаметр контактних площадок:
де - верхнє граничне відхилення діаметра отвору; - верхнє граничне відхилення ширини провідника.
Тоді D 1 \u003d 1,8 мм, D 2 \u003d 2 мм, D 3 \u003d 2,2 мм, D 2 \u003d 2,3 мм.
Знайдемо значення мінімальної відстані між сусідніми елементами проводить малюнка:
Підставивши значення отримаємо, що
Розраховані параметри відповідають кресленням друкованої плати. Обраний метод виготовлення друкованої плати дозволяє виконати плату з отриманими параметрами.
8. Розрахунок надійності.
Розрахунок надійності полягає у визначенні кількісних показників надійності системи за значеннями характеристик надійності елементів.
Залежно від повноти обліку факторів, що впливають на надійність системи, можуть проводитися приблизний розрахунок надійності, орієнтовний розрахунок і уточнений розрахунок.
Приблизний розрахунок проводиться на етапі проектування, коли принципових схем блоків системи ще немає. Кількість елементів в блоках визначається шляхом порівняння проектованої системи з аналогічними, раніше розробленими системами.
Розрахунок надійності при підборі типів елементів проводиться після розробки принципових електричних схем. Метою розрахунку є визначення раціонального складу елементів.
Розрахунок надійності при уточненні режимів роботи елементів проводиться, коли основні конструктивні проблеми вирішені, але можна ще змінити режими роботи елементів.
Результати орієнтовного розрахунку надійності оформлені у вигляді таблиці.
|
Найменування і тип елементів |
позначення |
інтенсивність відмови |
|||
|
Діодний міст |
|||||
|
Діоди імпульсні сплавні |
|||||
|
Кнопка дубл. |
|||||
|
конденсатори безкорпусні |
|||||
|
конденсатори керамічні |
|||||
|
конденсатори плівкові |
|||||
|
конденсатори електролітичні |
|||||
|
мікрофон |
|||||
|
Провід сполучний |
|||||
|
Резистори МЛТ-0.25 |
R2, R3, R10, R13-R15, R17 |
||||
|
Резистори МЛТ-1.0 |
|||||
|
резистори безкорпусні |
R1, R4, R5, R7-R9, R11, R12, R16, R18 |
||||
|
резистор підлаштування |
|||||
|
світлодіод |
|||||
|
стабілітрон |
|||||
|
транзистори польові |
|||||
|
транзистори біполярні |
|||||
|
Роз'єм Вилка РС4ТВ |
Середнє напрацювання на відмову дорівнює:
Графік надійності будується за експоненціальним законом
Цей графік зображений на рис.1.
Рис.1. Графік надійності пристрою.
Дані результати задовольняють умові ТЗ.
9. Висновок.
При виконанні курсової роботи по темі «Реле акустичне на польовому транзисторі» були виконані розрахунки конструктивно-технологічних параметрів друкованої плати і надійності схеми. Був проведений вибір і обгрунтування способу виготовлення друкованої плати і елементів.
В результаті роботи розроблено пристрій повністю відповідне технічним завданням.
Грунтуючись на результати розрахунку можна зробити висновок про те, що пристрій може випускатися як серійно, так і штучно без будь-яких обмежень.
Список використаної літератури.
1. Короткий довідник конструктора радіоелектронної апаратури. Під ред. Р. Г. Варламова. М., «Рад. радіо », 1973, 856с.
2. Павловський В. В., Васильєв В. П., Гутман Т. Н., Проектування ехнологіческіх процесів виготовлення РЕА. Посібник по курсовому проектування: Учеб. посібник для вузів. - М .: Радио и связь, 1982.-160с.
3. Розробка та оформлення конструкторської документації радіоелектронної апаратури: Довідник / Е.Т. Романичева, А. К. Іванова, А. С. Куликов та ін .; під ред. Е.Т. Романичева. -2-е изд., Перераб. і доп. - М .: Радио и связь, 1989. - 448с.
4. Збірник завдань і вправ по технології РЕА: С32 Навчальний посібник / За ред. Е. М. Парфьонова. - М .: Вища. школа, 1982. - 255с.
5. Резистори: (довідник) / Ю. М. Андрєєв, А. І. Антонян, і ін .; Під ред. І.І Четвертакова. - М .: Енергоіздат, 1981. - 352с.
6. Збірник завдань по теорії надійності. Під ред. А. М. Половко і І. М. Малікова. М., Изд-во «Радянське радіо», 1972, 408 стор.
7. Технологія і автоматизація виробництва радіоелектронної апаратури: Підручник для вузів / І. П. Бушмінскій, О.Ш. Даутов, А. П.Достанко і ін .; Під ред. А.П. Достанко, Ш. М. Чабдарова. - М .: Радио и связь, 1989. - 624с.
8. Інтегральні мікросхеми: Довідник / Б.В. Тарабрин, Л.Ф. Лунін та ін .; Під ред. Б.В. Тарабрина. - М .: Радио и связь. 1984 - 528 с.
