Введение в цифровую электронику Магнитные цепи Полупроводниковые приборы Передача дискретных сигналов Выражение мощности в комплексной форме Резонанс напряжений Преобразователи напряжения Сглаживающие фильтры

Расчетные задания курсовой по электронике и электротехнике

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АППАРАТУРЫ ОКОНЕЧНОЙ СТАНЦИИ

В данном разделе приведены методические указания по разработке структурной схемы аппаратуры оконечной станции проектируемой ЦСП.

Исходными данными для разработки структурной схемы являются данные таблицы 1, результаты проектирования подсистем АЦП (раздел 1), передачи дискретных сигналов (раздел 2), результаты разработки цикла и сверхцикла (раздел 3) и результаты проектирования подсистем линейного тракта (раздел 4).

В результате разработки должны быть составлены:

- структурная схема мультиплексора и демультиплексора;

- схема оконечной аппаратуры линейного тракта передачи и приема;

- схема генераторной аппаратуры.

Все схемы должны быть представлены на рисунке А.1.

Мультиплексор

Для организации аналоговых каналов мультиплексор содержит АЦП, с ИКМ модуляцией. Каждый АЦП содержит: фильтр, АИМ-2, кодер;

Для передачи дискретных сигналов со скоростями не выше 19,2 кбит/с используются кодеры; со скоростями 2048 кбит/с также применяются кодеры, но при этом используется кодирование скорости входного сигнала, и кодеры имеют два выхода: ПДС осн. и ПДС доп.

Выходы кодеров подключаются ко входам формирователя группового сигнала (ФГС), который содержит устройства памяти для записи входных сигналов и для считывания символов этих сигналов при формировании группового сигнала в соответствии с циклом.

В схему мультиплексора включены: передатчики сигналов цикловой и сверхцикловой синхронизации.

Входы этих передатчиков подключаются к генераторной аппаратуре, выходы – к отдельным входам ФГС.

Демультиплексор

На вход демультиплексора поступает двоичный сигнал с тактовой частотой. Далее включается разделитель группового сигнала (РГС), который содержит буферные устройства памяти, в которые сигналы записываются в соответствии с циклом и из которых считываются в приемные устройства каналов. Аналоговые каналы, содержат ЦАП: ИКМ - декодер, фильтр, усилитель.

Каналы ПДС содержат декодеры.

Для каналов со скоростью передачи информации 2048 кбит/с декодеры должны иметь два входа для подключения ПДС осн. и ПДС доп.

В схему демультиплексора включаются: приемники сигналов цикловой и сверхцикловой синхронизации.

Входы приемников подключены к общему, единственному входу демультиплексора, выходы – к генераторной аппаратуре приемной части ЦСП.

Оконечная аппаратура линейного тракта

Передающая часть оконечной аппаратуры линейного тракта подключается к выходу мультиплексора. В ее состав входит кодер линейного тракта.

На выходе кодера линейного тракта формируется сигнал 6B4T , оптимальными для данного типа кабеля в отношении качества передачи и стоимости.

Приемная часть оконечной аппаратуры линейного тракта приема подключается ко входу демультиплексора. В ее состав входят: станционный регенератор и декодер линейного тракта.

Станционный регенератор имеет значение вероятности ошибок не более допустимого значения вероятности ошибок в передаче символов на регенерационном участке, рассчитанного при разработке линейного тракта. В его состав входят: усилитель с корректором, два решающих устройства (если использован трехуровневый сигнал в линии), выделитель тактовой частоты с полосовым фильтром или устройством фазовой автоподстройки частоты, выходное устройство.

Генераторная аппаратура

Генераторная аппаратура включает: задающий генератор и аппаратуру формирования управляющих импульсных последовательностей для всех функциональных устройств аппаратуры ЦСП.

При разработке цикла было введено ограничение на количество символов в цикле и задана относительная погрешность частоты задающего генератора (разд. 3), т.е. фактическая частота задающего генератора должна принадлежать примерно следующим значениям:

FЗГ = FЗГ.ном  ±  FЗГ.ном  . 10 . 10-6 =  (148224±1,48) кГц

Задающий генератор передающей части аппаратуры ЦСП работает как в режиме внешней синхронизации от сети тактовой синхронизации, так и в автономном режиме. Задающий генератор приемной части работает в режиме внешней синхронизации по цифровому сигналу линейного тракта. К его входу подключен один из выходов ВТЧ станционного регенератора. Номинальная частота задающего генератора выбрана с учетом опыта разработки генераторов и не обязательно должна совпадать с тактовой частотой ЦСП.

Разработать усилитель мощности низкой частоты.

Требования, предъявляемые к проектируемому усилителю следующие:

Вариант

Выходная

мощность

  Рн

Диапазон

  частот

 fн-fв

Сопротив-ление нагрузки

 Rн

Входное напряжение

  Uвх

Входное

сопротив-

ление

  Rвх

Коэффициент

частотных

искажений

Мн=Мв

КПД

не менее

16

Вт

Гц

Ом

мВ

кОм

-

%

12

(20-26)10

15

30

110

50

 

 

1. Разработка функциональной схемы

2. Разработка и описание принципиальной схемы устройства

3. Расчет элементов и параметров принципиальной схемы

 3.1Расчет элементов и параметров выходного каскада

 3.2Расчет элементов и параметров каскада промежуточного усиления

 3.3 Расчет и выбор номиналов резисторов и конденсаторов

4.Расчет частотных искажений в области высоких частот

5.Расчет коэффициента полезного действия усилителя


 Введение

 Электроника широко внедряется практически во все отрасли науки и техники, поэтому знание основ электроники необходимо всем инженерам. Особенно важно представлять возможности современной электроники для решения научных и технических задач в той или иной области. Многие задачи измерения, управления, интенсификации технологических процессов, возникающие в различных областях техники, могут быть успешно решены специалистом, знакомым с основами электроники.

 В настоящее время в технике повсеместно используются разнообразные усилительные устройства. Куда мы не посмотрим - усилители повсюду окружают нас. В каждом радиоприёмнике, в каждом телевизоре, в компьютере и станке с числовым программным управлением есть усилительные каскады. Эти устройства, воистину, являются грандиозными изобретениями человечества.

 В зависимости от типа усиливаемого параметра усилительные устройства делятся на усилители тока, напряжения и мощности.

В данном курсовом проекте решается задача проектирования усилителя низкой частоты. Используется типовая схема двухкаскадного усилителя частоты, с усилением мощности на выходе второго каскада. В целях повышения входного сопротивления спроектирован предварительный каскад, выполненный на операционном усилителе (ОУ).

В задачу входит расчет основных параметров усилителя низкой частоты, а также выбор электронных компонентов схемы, входящих в состав.

Выбор активных и пассивных элементов является важным этапом в обеспечении высокой надежности и устойчивости работы схемы.

Оптимизация выбора составных компонентов состоит в том, что при проектировании следует использовать такие элементы, чтобы их параметры обеспечивали максимальную эффективность устройства по заданным характеристикам.

1.Разработка функциональной схемы

Так как основные параметры входного сигнала, нагрузки и выходного сигнала заданы в техническом задании, рассчитаем параметры усилителя, при которых требования технического задания будут обеспечены.

Входные параметры:

- действующее значение входного напряжения Uвх = 30 (мВ) (из ТЗ);

- входное сопротивление Rвх = 110 (кОм) (из ТЗ):

- действующее значение входного тока Iвх=Uвх/Rвх=0,273*10(А)

Выходные параметры:

- действующее значение мощности, рассеиваемой на нагрузке Рн=(12Вт) (изТЗ);

- сопротивление нагрузки Rн = 15 (Ом) (из ТЗ);

- действующее значение падения напряжения на нагрузке

- амплитуда выходного напряжения Uвых макс=Uн*=

- действующее значение тока в нагрузке Iн=

- максимальное значение тока в нагрузке  (А)

 Передаточные параметры усилителя:

- коэффициент усиления по напряжению Ки = Uн/Uвх=447

- коэффициент усиления по току К=Iн/Iвх=3,3*10

 - полоса усиливаемых частот fн-fв =(20-26)10 = 2026 кГц (из ТЗ)

Анализ полученных данных позволяет сделать следующие выводы:

1.Такие высокое входное сопротивление и большой коэффициент усиле­ния проще всего достичь, применив операционный усилитель.

2. В то же время требующуюся амплитуду выходного напряжения и ток нагрузки может обеспечить только двухтактный каскад усиления на мощных транзисторах.

3.Для создания усилителя со стабильными параметрами следует охва­тить его цепью общей отрицательной обратной связи.

С учётом изложенного функциональная схема усилителя мощности представлена на рис. 1.

Рис.1. Функциональная схема усилителя мощности

2.Разработка и описание принципиальной схемы устройства

Входной каскад функциональной схемы должен обеспечивать требую­щееся по ТЗ входное сопротивление и подачу сигнала отрицательной обрат­ной связи. Это можно осуществить, подавая входной сигнал на неинверти- рующий вход операционного усилителя (входное сопротивление операцион­ных усилителей составляет не менее 1 МОм),а сигнал обратной связи - на ин­вертирующий вход, где он будет автоматически вычитаться из входного сигнала, то есть окажется сигналом отрицательной обратной связи. В качестве каскада промежуточного усиления поставим операционный усилитель общего применения средней точности. Такие усилители дёшевы и имеют широкую полосу усиливаемых частот при достаточно большом коэф­фициенте усиления. Операционный усилитель следует включить по типовой схеме с питанием от двух разнополярных источников напряжения.

В качестве выходного каскада используем двухтактный каскад с транзи­сторами разной проводимости, включёнными по схеме с общим эмиттером, имеющий коэффициент усиления больше единицы. Такой каскад с питанием от двух разнополярных источников с повышенным напряжением обеспечит требуемую амплитуду напряжения и тока в нагрузке.

С учётом изложенного принципиальная схема усилителя мощности представлена на рис.2.

Рис.2. Принципиальная схема усилителя мощности.