Реферат по предмету "Коммуникации и связь"


Разработка электронного функционального устройства, реализующего передаточную функцию

Введение
Целью настоящего курсового проектаявляется разработка электронного функционального устройства реализующегозаданную передаточную функцию.
Разработка устройства включает всебя проектирование принципиальной электрической схемы, разводку печатнойплаты, расчёт области нормальной работы и расчёт показателей надёжности.
Дополнительно к разработанномуустройству составляется инструкция по эксплуатации.
 

Данные на курсовое проектирование
При курсовом проектировании следуетразработать электронное функциональное устройство реализующее переставленный нарисунке 1.1 закон передачи.
/>
Рисунок 1.1 – Структурная схемаустройства
Требования к разработке:
1. Разрабатываемое функциональноеэлектронное устройство должно реализовывать заданные передаточные функции смаксимально возможной точностью в широком частотном диапазоне (150…510Гц).
2. Устройство должно бытьреализовано на элементах отечественного производства, общепромышленногоназначения. Входные и выходные сигналы должны соответствовать требованиям ГСП
3. Устройство должно быть выполненона печатной плате с краевым разъемом. Блок питания находиться вне устройства ине разрабатывается.
4. Каждому элемент у структурнойсхемы соответствует 1 операционный усилитель. Устройство должно иметь 2параметра настройки и 2 органа настройки. Органы настройки выполняются нарезисторах. Все функциональные конденсаторы принять равными 1 мкФ.
5. Устройство должно иметь выходнойкаскад — ограничитель выходного напряжения. Уровень напряжения можетнастраиваться.
6. Рассчитать область нормальнойработы устройства.
7. Графическая часть должнасодержать:
1. Принципиальную схему устройства
2. Печатная плата.
3. Сборочный чертеж.
 
Разработка принципиальной схемы
Указанный в задании закон можетбыть реализован на операционном усилителе по схеме представленной на рисунке2.1.
/>
Рисунок 2.1 – Принципиальная схемазвена, реализованного на операционных усилителях
Идеальная передаточная функциятакого звена имеет вид
/>,      (2.1)
где
/>; />; />
Таким образом, при фиксированномзначении номинала конденсатора C1 (1 мкФ) функциональное устройство имеет двапараметра настройки: коэффициент усиления (R1) и постоянная времени (R3).
 

Статический и динамический расчет
Формирующее устройство наоперационном усилителе показано на рисунке 3.1.
/>
Рисунок 3.1 – Формирующееустройство на операционном усилителе
Идеальная передаточная функцияформирующего устройства на операционном усилителе при условиях
/>;
/>;
имеет вид
/>.
Реальная передаточная функцияформирующего устройства на операционном усилителе

/>.
Реальная передаточная функциянайдена путем решения системы уравнений, составленных по закону Кирхгофа
/>     (3.1)
Исключая ненужные переменные токи
/>;
/>        (3.2)
Если устремить /> и /> к бесконечности, то мыпридем к выводу, что переходная функция совпадает с переходной функцией для идеальноговарианта.
Следовательно, необходимо выбратьоперационный усилитель с как можно большим коэффициентом усиления и входнымсопротивлением.
Реальное комплексное сопротивлениеутечки конденсатора имеет вид
/>.

где />.
Для структурной схемы, приведеннойна рисунке 1.1, идеальная передаточная функция имеет вид
/>.
Реальная передаточная функцияреального дифференцирующего звена
/>;      (3.3)
/>;         (3.4)
/>;   (3.5)
Подставив (3.4), (3.5) в (3.2)имеем передаточную функцию реального звена
 />.     (3.6)

 
Выбор электронных элементов схемы иконструирование печатной платы
 
Выбор элементов
Операционныйусилитель
В качестве операционного усилителявыбрана микросхема КР1446УД14 обладающая следующими параметрами:
Входное сопротивление (/>) – 1000 мОм.
Напряжение питания – 15 В 10%
Напряжение смещения – 10 мВ.
Тип корпуса – DIP 201.14-2 (19×6,6мм).
/>/>
Рисунок 4.1 – корпус КР1446УД14
/>
Рисунок 4.2 – распределение выводов

 
Конденсаторы
В качестве конденсатора C1 выбранметаллобумажный конденсатор типа C-K-50-80 обладающий большим сопротивлениемутечки (/>)1000 000 Ом;
Резисторы
В качестве переменных резисторовприменены резисторы типа СП3-18a.
В качестве постоянного резисторавыбран малогабаритный резистор с мощностью рассеивания 0,25 Вт (P1-28).
 
Описание принципиальнойэлектрической схемы
Принципиальная электрическая схемаразработанного электронного функционального устройства приведена на листе КАПП.220201.108.Э3курсового проекта.
Операционный усилитель DA1,DA2,DA3совместно с элементами C1,R1,R2,R3,R4,R5 образует смешанное звено с заданнымвидом передаточной функции. При этом подстроечные резисторы R1 и R3 позволяютнастраивать, соответственно, постоянную времени и коэффициент усиления звена.
Подключение разработанногофункционального устройства выполняется через концевой разъём XC1.
Печатнаяплата
Чертёж печатной платы устройства исборочный чертёж приведены на листах КАПП.220201.108 и КАПП.220201.108.СБданного курсового проекта.
Расчётнадёжности проектируемого устройства
Расчёт надёжности проектируемогоустройства сводится к определению вероятности безотказной, среднего временибезотказной работы и интенсивности отказа. Вероятность безотказной работыустройства за 1000 часов определена при условии, что закон распределенияэкспоненциальный, а интенсивность отказов элементов, входящих в устройство,соответствует значениям приведённым в таблице 5.1.
/>
/>/>
Среднее время безотказной работыустройства
часов   />/>
На рисунке 5.1 показана плотностьвероятности безотказной работы комплекта.
/>
Рисунок 5.1 – График зависимостивероятности безотказной работы от времени

 
Расчет области нормальной работыустройства
Расчет АЧХ и ФЧХ реальной иидеальной систем с параметрами R1 и R3
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Расчет будем вести используяпараметры:
R3=10000 Ом
R1=50000 Ом
С= 0,000001 Ф
Rвх= 1000000 Ом
Коу= 30000

/>
Рисунок 6.1 – Графикамплитудно-частотной характеристики идеального и реального устройства.
 />
Рисунок 6.1 – Графикфазово-частотной характеристики идеального и реального устройства.
/>-область нормальной работынайденная по АЧХ
/>-область нормальной работынайденная по ФЧХ
Область нормальной работыустройства начинается с />

Инструкция по эксплуатации
 
Общие сведения
Разработанное функциональноеэлектронное устройство представляет собой реальное дифференциальное звено.
Прибор предназначен дляиспользования лабораторных и производственных условиях.
Хранениеустройства
Длительное хранение устройствадолжно осуществляться в отапливаемых, хорошо вентилируемых помещениях притемпературе от плюс 10 °С до плюс 55 °С, и относительной влажности не более80%. В воздухе помещений не должно быть пыли, а также газов и паров, вызывающихкоррозию.
Условияэксплуатации
Устройство рассчитано на работу притемпературе от минус 10 °С до плюс 50 °С и относительной влажности до 80%.
Монтажустройства
Установка собранного ипредварительно отлаженного устройства производится при отключённом напряжениипитания. Устройство крепится в требуемом месте на 4-х винтах.
Настройкаустройства
Переменным резистором R1 установитьтребуемый коэффициент усиления устройства, а переменным резистором R3 –постоянную времени дифференцирования.
 

Заключение
Полученное устройство можноприменять в качестве регулятора с настраиваемыми параметрами Т и К.
В данной работе были изученывозможные схемы использования операционных усилителей, а также получение спомощью них стандартных звеньев.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.