Проектування, моделювання та налагодження пристрою обробки інформації в середовищі “ELECTRONICS WORCBENCH “

НАЦІОНАЛЬНИЙ  АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Інститут  інформаційно-діагностичних систем

КАФЕДРА ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНИХ СИСТЕМ 
 
 
 
 
 
 
 

К У Р С О В  А   Р О Б  О Т А

ПОЯСНЮВАЛЬНА  ЗАПИСКА 

з навчальної дисципліни «ОСНОВИ ЕЛЕКТРОНІКИ» 
 
 
 

      Тема: «ПРОЕКТУВАННЯ, МОДЕЛЮВАННЯ ТА НАЛАГОДЖЕННЯ ПРИСТРОЮ ОБРОБКИ ІНФОРМАЦІЇ  В СЕРЕДОВИЩІ   ELECTRONICS  WORCBENCH »          
 
 
 
 
 
 
 

Виконала: студентка 212 групи інституту інформаційно-діагностичних систем

Бондар  Оксана

                        Керівник: к.т.н., професор Медведенко Б.І. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                   Київ – 2012

 

НАЦІОНАЛЬНИЙ  АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Інститут  інформаційно-діагностичних систем

Кафедра інформаційно-вимірювальних систем

ЗАВДАННЯ

на  виконання курсової роботи

студентки Бондар Оксани 
 

Тема  курсової роботи: Проектування, моделювання та налагодження пристрою обробки інформації в середовищі “ELECTRONICS  WORCBENCH “        

1. Термін виконання проекту: з 24.02.2010 р. до 25.04.2012 р.

2.  Вихідні дані до роботи:  тип операційного підсилювача –140УД2;

                                       початкова частота – f1=1кГц

      вихідна потужність – P_вих = 1 Вт;

3. Етапи роботи над курсовим проектом:

• розробка функціональної схеми
• розробка принципових схем функціональних вузлів пристрою ;
• моделювання і дослідження функціональних вузлів у середовищі  
  Multisim 10;
• розробка повної принципової схеми пристрою
• оформлення пояснювальної записки та креслень

4. Перелік обов'язкового графічного матеріалу:

• функціональна схема пристрою;
• повна принципова схема пристрою.

 
 
 

5. Завдання видав Медведенко Б.І.                  (                               )

(підпис керівника)          (П.І.Б. керівника) 

“ ” _______ 2012 р.

6. Завдання прийняв до виконання

                                                                                  (підпис студента) 

Курсову роботу захищено з  оцінкою 

Голова комісії:         25.04.2012р. 

Члени комісії:  

 
 
 
 
 

Вступ

 

      Курсова робота (КР) виконується з метою  удосконалення та закріплення теоретичних умінь в процесі засвоєння всього учбового матеріалу дисципліни в області побудови та використання функціональних вузлів електронної техніки на дискретних компонентах та ІМС.

      КР  є важливим етапом у здобутті навичок при роботі з довідковою та науково-технічною літературою в процесі пошуку необхідних елементів пристрою, дозволяє краще оволодіти та вдосконалити вміння працювати в середовищі “ELECTRONICS  WORCBENCH “.

      Неперервне  вдосконалення характеристик інтегральних мікросхем – збільшення функціональної складності, підвищення швидкодії, зниження споживаної потужності, покращення якості та надійності – дозволяє підвищити технічний рівень та якість продукції машинного будівництва, засобів автоматизації та приладів, значно піднімає економність та продуктивність техніки, її надійність.

      Розроблена  схема являє собою фрагмент поширеного пристрою обробки електричних сигналів, який входить до складу аналогово-цифрових перетворювачів. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Зміст 

Вступ………………………………………………………………………… 3

Перелік умовних  позначень, символів, одиниць і термінів……………… 6

1. Системотехнічне  проектування…………………………………………. 8 

1.1. Структурна схема………………………………………………………. 8

1.2. Функціональна схема…………………………………………………... 8

1.3.Формування  та передача електричних інформаційних  сигналів ….... 9

2. Схемотехнічне проектування……………………………………………. 10

2.1. Операційний  підсилювач…………………………………………… 10

2.2. Компаратор………………………………………………………….. 14

2.3. Вибірковий  підсилювач ……………………………………………. 17

2.4.Автоколивальний мультивібратор.………………………………… 20

     2.5.Комутатор……………………………………………………………..23

2.6.Генератор гармонічного сигналу…………………………………… 24

2.7.Суматор ……………………………………………………………… 28

2.8. Підсилювач потужності…………………………………………… 29

     2.9. Принципова електрична схема пристрою обробки інформації... 32

Висновки…………………………………………………………………….. 33

Список використаної літератури…………………………………………... 34

 

РЕФЕРАТ

 

      Пояснювальна  записка до курсової роботи «Проектування, моделювання та налагодження пристрою обробки інформації в середовищі ELECTRONICS  WORCBENCH »: 34 с., 37 рис., 8 літературних джерел.

      Об'єкт  досліджень : аналогово-цифрові інтегральні мікросхеми, принципи їх роботи, основні електричні параметри, області використання та принципи вибору елементної бази при розробці електричних принципових схем конкретних пристроїв .

      Мета  роботи : розробка функціональної схеми пристрою обробки інформації, розробка принципових схем та їхне дослідження в середовищі “ELECTRONICS WORCBENCH”, набуття навичок моделювання і дослідження функціональних вузлів радіоелектронної апаратури.

      Обґрунтовано, що для побудови даного пристрою обробки інформації можуть використовуватись вибрані типи інтегральних мікросхем. Для побудови генераторів та формувачів імпульсів використовується заданий тип операційного підсилювача.

 

Перелік умовних позначень, символів, одиниць і термінів

 

      Операційний підсилювач – підсилювач електричних  сигналів, призначений для виконання  різних операцій над аналоговими величинами при роботі  схеми з негативним зворотнім зв’язком.

      Коефіцієнт  підсилення (К_u) – відношення приросту значення вхідної напруги до зміни диференційної напруги, що його виході.

      Напруга зміщення (U_зм) – напруга, яку необхідно прикласти між входами ОП для отримання нуля на виході ОП.

      Середній  вхідний струм (i_вх) – середнє арифметичне значення вхідних струмів, виміряних при такій вхідній напрузі, при якій вихідна напруга ОП рівна нулю.

      Коефіцієнт  послаблення синфазного сигналу (K_сф) – відношення коефіцієнту підсилення диференційного сигналу К_u до коефіцієнту підсилення синфазного сигналу К_u.сф, що визначається як відношення зміни вихідної напруги до зміни синфазного сигналу, що її викликала.

      Коефіцієнт  впливу нестабільності джерела живлення (К_п) – відношення зміни напруги зміщення до зміни напруги одного з живлячих джерел, що її викликала.

      Вхідний опір (R_вх) – відношення приросту вхідної напруги ОП до викликаної нею активної складової вихідного постійного чи змінного струму.

      Частота одиничного підсилення (f_од) – частота, на якій модуль коефіцієнта підсилення ОП дорівнює одиниці.

      Гранична  частота (f_гр) – максимальна частота синусоїдального сигналу, при якій зберігається гарантований ефективний діапазон синусоїдальної вихідної напруги ОП.

      Максимальна швидкість наростання вихідної напруги (υ) – найбільша швидкість зміни  вихідної напруги ОП при поданні  на його вхід імпульсу прямокутної форми максимально допустимої амплітуди. 

      Час встановлення відновлення вихідної напруги – час з моменту  зняття вихідної напруги, до моменту, коли U_вих=0.1U_нас (напруга насичення ОП).

      Вихідний  опір (R_вих) – вихідний опір ОП.

      Комутатор – багатопозиційний напівпровідниковий перемикач.

      Різниця вхідних струмів (Δi_вх) – абсолютне значення різниці струмів двох входів підсилювача, виміряних тоді, коли напруга на виході ОП рівна нулю.

      Температурний дрейф вхідного струму – коефіцієнт, що дорівнює відношенню максимальної зміни вхідного струму ОП до зміни температури навколишнього середовища, що його викликає.

      Максимальна вхідна напруга Uвх.max  (найбільша  вхідна напруга, при якій вихідна напруга відповідає заданій); мінімальна вхідна напруга Uвх.mix (найменша вхідна напруга, при якій вихідна напруга відповідає заданій); максимальна вихідна напруга Uвих.max (найбільша вихідна напруга, при якій зміни параметрів ОП відповідають заданим); напруга джерела живлення ОП ЕС.

        Струм споживання Iсп (струм, що споживає ОП від джерел живлення у заданому режимі); потужність споживання Рсп (потужність, що її споживає ОП від джерел живлення в заданому режимі). 

 

       1. Системотехнічне  проектування

      

      1.1. Структурна схема

      

Рис. 1.1.1 Структурна схема мікроелектронного пристрою обробки інформації

      1.2. Функціональна схема

    

Рис. 1.1.2 Функціональна схема мікроелектронного пристрою обробки інформації 

      

      

      1.3. Формування та передача електричних інформаційних сигналів в пристрої

      На  вхід компаратора (1) поступає гармонічний електричний інформаційний сигнал заданої частоти f 1 ( Рис. 1.1.2).

      На  виході компаратора формуються прямокутні імпульси, частота яких співпадає  з частотою вхідних сигналів, але  мають значно більший спектр частот ( тобто одержуєм гармонічні складові f 1, 2f 1, 3f 1, 4f 1 та ін ). Таке перетворення дозволяє за допомогою вибіркового підсилювача (2) виділити третю гармонічну складову і таким чином виконати операцію: «помноження частоти».

      Гармонічний сигнал частою 3f1 подається на інформаційний вхід комутатора (5), на керувальний вхід якого подаються прямокутні імпульси релаксаційного генератора (4) ( мультивібратора ) частотою 0.3f 1. На виході комутатора формується гармонічний сигнал частотою 3f1,  промодульований прямокутним сигналом частотою 0.3f1.

      Складний  вихідний сигнал формується за допомогою  суматора (6). Крім  сигнала з виходу комутатора на вході сумотора діє  гармонічний сигнал частотою 0.03f1, який формується генератором (3). Сформований на виході суматора складний сигнал подається на вхід підсилювача потужності (7).