|
Реферат: Разработка автоматического устройства (Радиоэлектроника)
Вариант №. 8 Контрольная № 2.
ОБЯЗАТЕЛЬНО ПЕРЕПИСАТЬ ВРУЧНУЮ!!!
Задание 1. Привести описание принципа действия с временной диаграммой и расчет схемы автоколебательного мультивибратора транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ).
Исходные данные: tи1 = 0,4 мкс ; Т = 0,7 мкс ; Uп ф/Uз ф = 0,78 B; Серия ИС : К531.
Основные параметры : U0n – пороговое входное напряжение соответствующее переходу элемента из единичного состояния в нулевое; U1n – пороговое входное напряжение соответствующее переходу элемента из состояния нулевого в единичное; I1 вх, R1 вх, = dUвх/diвх, U1вых , Е1вых, R1вых = dUвых/diвых – входной ток, дифференциальное входное сопротивление, входное сопротивление нагруженной схемы, дифференциальное выходное сопротивление соответствующие единичному состоянию ИЛЭ I( ) вх, R( ) вх, U( ) вх, E( ) вых, R( ) вых – входной ток, дифференциальное входное сопротивление, входное напряжение ненагруженной схемы, выходное сопротивление ненагруженной схемы, дифференциальное выходное сопротивление соответствующие нулевому состоянию ИЛЭ: К = dUвых/dU вх – коэффициент усиления ИЛЭ врежиме усиления.
РЕШЕНИЕ :
1). Описание принцыпа действия.
В состав мультивибратора входят: два инвертора на двухвходовых ИЛЭ И-НЕ DD1.1, DD1.2, резисторы R1, R2 и конденсаторы C1, C2 времязавдающие цепи (ВЗЦ), защитные (демпфирущие) диоды VD1, VD2. При работе мультивибратора в автоколебательном режиме инверторы DD1.1, DD1.2, поочередно находятся в единичном и нулевом состояниях. Время прибывания инверторов в нулевом или единичном состоянии определяется временем заряда одного из конденсаторов С1 или С2.Если ИЛЭ DD1.1 находится в единичном состоянии, а DD1.2 в нулевом (t = 0), то конденсатор С1 заряжен током, протекающим через выход ИЛЭ DD1.1 и резистор R1. К как диод VD1 при этом закрыт, то ток, протекающий через него , как и входной ток ИЛЭ DD1.2, пренебрежимо мал и не оказывает существенного влияния на процесс заряда конденсатора . По мере заряда конденсатора С1 входное напряжение U(2 ) вх инвертора DD1.2 уменшается по экспотенциальному закону с постоянной ?1 , стремясь к нулевому уровню. Когда напряжение U(2 ) вх достигает порогового напряжения U(1) n ниже которого дальнейшее уменьшение входного напряжения приводит к уменьшению выходного напряжения инвертора ТТЛ, в мультивибраторе развивается регенеративный процесс, при котором состояние элементов DD1.1, DD1.2 изменяются на противоположные (t = t1). Скачкообразное уменьшение выходного напряжения U(1 ) вых ИЛЭ DD1.1 вызывает уменьшение выходного напряжения U(2 ) вх , что приводит к быстрому разряду конденсатора С2 с постоянной времени ?2 в противоположной ветви мультивибратора (t = t2). При периодически повторяющихся процессах , на выходах ИЛЭ DD1.1, DD1.2 формируются два изменяющихся в противофазе импульсных напряжения с длительностями tU1 и tU2 .
2). Расчет устройства.
Определим длительность выходного импульса :
tИ2 = 0,3 мкс;
Так как tИ1 ? tИ2, мультивибратор несиметричен и С1? С2.
Выходные импульсы мультивибратора по форме близки к прямоугольным. Отношение амплитуд переднего и заднего фронтов выходного напряжения определяется соотношением:
Где R = R1 для выходных импульсов ИЛЭ DD1.1, R = R2 для выходных импульсов ИЛЭ DD1.2
Вычислим значения резисторов R1, R2: R = R1 = R2 = 35,455 кОм;
Вычислим значения конденсаторов C1, C2: Из выражений для длительности импульсов на выходах мультивибратора:
Откуда:
С1 = 0,008 пкФ; С2 = 0,006 пкФ;
Принципиальная схема мультивибратора:
Временная диаграмма:
Задание № 2.
Привести описание принципа действия с временной диаграммой и расчет схемы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ).
Исходные данные: tи2 = мкс; Uп ф/Uз ф = В;
РЕШЕНИЕ: Заторможенного мультивибратора с резисторно-емкостной обратной связью на ИЛЭ И-НЕ ТТЛ получим из автоколебательного мультивибратора путем исключения, конденсатора С2, резистора R1 и диода VD2. При этом исключенная резистивно-емкостная обратная связь заменяется непосредственной связью выхода ИЛЭ DD1.2. В качестве запускающего сигнала используется отрицательный перепад потенциалов значений UВХ = ЕВЫХ, который подается на свободный от тригерного включения вход ИЛЭ DD1.1.
В исходном состоянии и ИЛЭ ТТЛ DD1.1 DD1.2 находятся в нулевом и единичном состояниях соответственно . Под действием запускающего импульса (в момент t = t1) логические элементы изменяют свои состояния на противоположные , времязадающий конденсатор начинает заряжатся через выход ИЛЭ ТТЛ DD1.2 и резистор R. Напряжение UВХ2 на выходе ИЛЭ ТТЛ DD1.2 экспотенциально изменяется от Emax, стремясь к нулю . Формирование рабочего импульса длительностю tU заканчивается при UВХ2(tU) = U1n , так как дальнейшее уменшение входного напряжения приводит к увеличению выходного напряжения ИЛЭ ТТЛ DD1.2. При t > t1 в мультивибраторе развивается регенеративный процесс, по окончании которого ИЛЭ возвращается в исходное состояние , а напряжение UВХ2 уменшается скачком от UВХ2 до (U1n -Е1вых). Далее мультивибратор в два этапа возвращается в исходноое состояние . Сначала конденсатор С разряжается через смещенный в прямом направлении диод VD, а затем после запирания диода перезаряжается входным вытекающим током ИЛЭ, DD1.2, а напряжение UВХ2 стремится к значению U1ВХ.
Для получения прямоугольной формы выходных импульсов заторможенного мультивибратора сопротивление времязадающего резистора R должно удовлетворять условию:
Реальные значения найдем из соотношения:
R = 0,532 кОм;
Время востановления мултивибратора :
Где : -- паралельное соединение резисторов
UD – падение напряжения на открытом диоде VD, равное 0,6 В.
tB = 0,357 мкс;.
Длительность импульса:
С = 0,44 пкФ.
Чтобы мультивибратор успевал востанавливатся период повторения запускающих импульсов выберем следующим образом:
T > tИ + tВ > 0,757 мкс;
Временная диаграмма: ----------------------- [pic]
(
)
1
.
.
+
’
ВХ
Ф
З
Ф
П
R
R
R
U
U
[pic]
[pic]
[pic]
R2
R1
C2
C1
VD2
VD1
DD1.2
DD1.1
&
&
UВЫХ1
UВЫХ2
tU2
tU1
U1ВХ
UВХ(tU)
t
0
UВХ2
ЕMAX
-UD
0
UВЫХ1
UЗ.Ф
UП.Ф
U1ВХ
U1n
t2
t1
t
UВХ
R
C
VD
DD1.2
DD1.1
&
&
UВЫХ2
UВЫХ1
[pic]
(
)
1
.
.
+
’
ВХ
Ф
З
Ф
П
R
R
R
U
U
;
1
1
;
1
1
.
.
1
1
.
.
1
1
1
1
.
.
-
?
?
?
?
?
?
?
?
’
?
-
?
?
?
?
?
?
?
?
’
+
’
+
’
?
?
?
?
?
?
?
?
?
-
-
-
Ф
З
Ф
П
ВХ
Ф
З
Ф
П
ВХ
ВХ
ВХ
Ф
З
Ф
П
U
U
R
R
U
U
R
R
R
R
R
R
R
U
U
(
)
1
.
.
+
’
ВХ
Ф
З
Ф
П
R
R
R
U
U
[pic]
[pic]
[pic]
tВ
tU
UП.Ф
UЗ.Ф
Т
U1n
-UD
ЕMAX
UВХ2
UВЫХ1
UВХ
ЕВЫХ
U1ВХ
t1
t2
t3
t
t
t
0
0
0
[pic]
Реферат на тему: Разработка аппаратной части систем измерения скалярных параметров СВЧ устройств на базе современных микроконтроллеров
Техническое задание на разработку измерителей комплексных коэффициентов передачи и отражения, измерителей коэффициентов передачи и отражения и измерителей характеристик шума. Шифр «Растр – МС».
Наименование и шифр работ
1 Разработка измерителей коэффициентов передачи и отражения Р2-.
Основание для выполнения проектирования
1 Разработка выполняется в соответствии с планом НИОКР по разработке СИ ВН на 1995 год
2 Начало и окончание разработки устанавливается в соответствии с условиями договора
Исполнители разработки
1 Исполнитель разработки – Краснодарский АООТ "НПК "РИТМ"".
2 Соисполнитель разработки – ОКБ Курского завода “Маяк”.
3 Соисполнитель разработки – 32 НИЦ МО РФ.
4 Соисполнитель – завод “Микрон” при НИИ МЭ. г. Зеленоград
5 Объем работ соисполнителей определить на этапе технического проекта
Изготовитель
1 Изготовитель – Краснодарский АООТ "НПК "РИТМ""
2 Заказчик – в/ч 21942
Цель и назначение разработки
1 Цель работы – разработка нового поколения средств измерения для измерения параметров элементов и трактов с распределенными параметрами.
2 Разрабатываемый прибор группы Р2-, входящий в группу приборов Р2-, Р4- и Х5-, предназначенных для исследования амплитудно-частотных, фазо- частотных и шумовых характеристик четырехполюсников СВЧ. Прибор Р2- предназначен для исследования амплитудно-частотных характеристик СВЧ четырехполюсников.
3 Приборы должны удовлетворять требованиям ГОСТ В 20.39.301-76, ГОСТ В 20.39.305-76, ГОСТ В 20.39.308-76, ГОСТ В 22261-81 (в части метрологических характеристик) и техническим требованиям, изложенным в данном ТЗ.
Тактико-технические требования
1 Состав каждого комплекта прибора и требования к конструкции.
1 Состав комплекта каждого прибора приведен в таблице 1.
Таблица 1- Состав комплекта каждого прибора.
|Наименование |Кол. |Назначение |Примечание | |1 Блок генераторный |1 |Генерирование сигналов СВЧ с | | |двух канальный | |заданными параметрами | | |2 Блок индикации и |1 |Управление генераторным блоком, | | |обработки | |измерение и индикации параметров | | |3 Сменные СВЧ модули |5 |Обеспечение измерения модуля | | | | |коэффициентов передачи и отражения, | | | | |комплексных коэффициентов передачи и| | | | |отражения, характеристик шума | | |4 Блок питания |1 |Обеспечение энергопитания прибора | | |5 Внешние СВЧ узлы |2 |Обеспечение решения измерительной | | | | |задачи Р2-, Р4-, Х5- | | |6 Комплект ЗИП |1 |Обеспечение технического ресурса, | | | | |поверки и ремонта | | |7 Комплект |1 |Обеспечение эксплуатации приборов | | |эксплуатационной | | | | |документации | | | | |8 Укладочный ящик |3 |Табельная упаковка | |
Примечание – Состав комплекта прибора, комплекта ЗИП и комплекта эксплуатационной документации уточняется на этапе технического проекта.
2 При конструировании прибора должны выполняться требования ГОСТ В 20.39.308-76, а также других, действующих в отрасли, стандартов и нормативно-технических документов по стандартизации (НИД ПС).
3 Основные размеры и конструктивное выполнение приборов должны соответствовать требованиям ОСТ 4.270.000-83 и ОСТ В 4.410.020-83, а также других действующих в отрасли НТД ПС в части базовых конструкций (при возможности их использования), шрифтов, символов и сокращений терминов.
Основные размеры элементов присоединения приборов должны соответствовать требованиям ГОСТ 13317-89.
4 Конструкция приборов должна обеспечивать удобный доступ к элементам и составным частям, требующим регулировки и смены их в процессе эксплуатации, а также возможность замены сменных элементов и составных частей. Конструкция составных частей приборов должна обеспечивать индивидуальную замену комплектующих элементов при ремонте.
5 Материалы и полуфабрикаты, комплектующие изделия должны применяться по действующим стандартам и техническим условиям на них.
6 Выбор комплектующих изделий должен производиться из перечней, утвержденных Заказчиком и разрешенных для применения при разработке и модернизации аппаратуры народнохозяйственного назначения.
7 Масса каждого прибора не должна превышать 20 кг (уточняется на стадии технического проекта).
8 Мощность, потребляемая прибором от сети питания, при номинальном напряжении не должна превышать 120 ВА (уточняется на стадии технического проекта).
9 Конструкция прибора должна обеспечивать возможность автоматизации контрольных операций, а также автоматизацию сборочно-монтажных работ.
10 Основные составные части приборов должны быть выполнены в виде функциональных узлов и блоков, в разъемном варианте конструктивного выполнения.
11 В приборах должны использоваться изделия микроэлектроники частного применения, разработанные в процессе проведения настоящего проектирования.
12 В конструкциях составных частей сменных печатных узлов, блоков должны быть предусмотрены приспособления, обеспечивающие их фиксацию в положении, удобном для осмотра, проверки и замены элементов при ремонте.
13 Все составные части приборов, контрольные точки, разъемы, выводы на печатных платах должны быть ясно и четко промаркированы (с учетом ограничений раздела 12 ГОСТ 20.39.308-76) и должна быть обеспечена возможность визуального контроля маркировки.
2 Требования к параметрам и характеристикам измерителей коэффициента передачи и отражения (приборы группы Р2-).
1 Диапазон частот комплекта приборов должен быть от 0,01 до 37,5 ГГц. Весь диапазон должен перекрываться пятью приборами с предполагаемой разбивкой по поддиапазонам: (0,01-2,0) ГГц; (2,0-8,3) ГГц; (8,15-18,0) ГГц; (17,44-25,95) ГГц и (25,95-37,5) ГГц.
2 Режимы работы приборов группы Р2-:
а) измерение модуля коэффициентов передачи четырехполюсников; б) измерение КСВН четырехполюсников.
3 Пределы измерения:
а) КСВН – 1,05 – 5,0 1,03 – 5,0 для тракта 7/3 мм в диапазоне частот (0,01 – 8,3) ГГц; б) модуля коэффициента передачи (0-50) дБ в диапазоне частот (0,01-18) ГГц и (0-40) дБ в диапазоне частот (17,44-37,5) ГГц.
4 Основная погрешность отсчета и установки частоты не более (Fуст(10-7.
5 Приборы должны обеспечивать панорамный режим работы при длительности периода качания, обеспечивающей оператору нормальную работу при проведении регулировочных работ (параметры режима уточняются на этапе ТП).
6 Параметры входящие в состав приборов блоков генераторных должны обеспечивать параметры приборов в целом.
7 Приборы должны содержать панорамный индикатор, размером не менее 140 х 160 мм.
8 Предел допускаемой основной погрешности измерений:
1) КСВН ( 5 К% для 2< Ксти | |