Автоматизація проектно-дослідних робіт з допомогою пакету моделювання аналогових електронних схем. Звіт до лабораторної роботи з Системи структурного, функціонольно- технічного схемотехнічного проектування.. Робота № 531375

Перехід до торгівельного партнера Binance

Автоматизація проектно-дослідних робіт з допомогою пакету моделювання аналогових електронних схем

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

ІКНІ

Факультет:

РТ

Кафедра:

Кафедра САПР

Інформація про роботу

Рік:

2010

Тип роботи:

Звіт до лабораторної роботи

Предмет:

Системи структурного, функціонольно- технічного схемотехнічного проектування.

Група:

ІТП

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА” ІКНІ Кафедра САПР Звіт до лабораторної роботи 1-4 на тему: “Автоматизація проектно-дослідних робіт з допомогою пакету моделювання аналогових електронних схем” з курсу: “Системи структурного, функціонально-логічного та схемотехнічного проектування” Мета лабораторної роботи Ознайомитись і закріпити знання з опису електричної схеми в пакеті моделювання “Microcap”, отримати практичні навични з створення і відлагодження електричних схем (підсилювачів, фільтрів), вивчити оператори управління режимами аналізу електричних схем, дослідити схему в режимах, які задані індивідуальним завданням. Короткі теоретичні відомості В с т у п Поняття “схемотехнічного проектування” було сформовано давно, ще тоді, коли всі складові радіоелектронної апаратури (РЕА) – були дискретні елементи: резистори, конденсатори, дроселі, трансформатори, транзистори, діоди. В зв’язку з прогресом інтегральної технології і збільшенням інтегральної складності дискретних елементів поняття “схемотехнічного проектування” суттєво розширилося. Інженеру схемотехніку при проектуванні інтегральних схем (ІС) приходиться не тільки розраховувати електричні процеси, а й проектувати функціональні і структурні схеми. До таких пристроїв відносяться як ІС, які складаються з великої кількості елементів, розрахунок з допомогою ЕОМ електричних процесів (статичних і динамічних) практично нездійснимий через великі затрати часу. Тому виникла необхідність примінення методів спрощених розрахунків на логічному і функціональному рівні. Таким чином виникла необхідність розглянути методи автоматизації структурного, функціонального і логічного моделювання. Основні задачі проектувння. Схемотехнічне проектування включає в себе рішення таких задач: розрахунку, аналізу, оптимізації і синтезу. Задача розрахунку передбачає визначення вихідних параметрів і характеристик пристрою при незмінних значеннях його внутрішніх параметрів і незмінній структурі. Задача аналізу передбачає визначення зміну вихідних параметрів і характеристик пристрою в залежності від зміни його внутрішніх і вхідних параметрів. Задача оптимізації передбачає визначення найкращих значень вихідних параметрів і характеристик за рахунок цілеспрямованої зміни внутрішніх параметрів пристрою (параметрична оптимізація) або структури пристрою (структурна оптимізація). При параметричній оптимізації змінні внутрішні параметри треба вибирати такі, які можна легко міняти і контролювати під час виробництва. Найбільш складними є задачі параметричного і структурного синтезу. Синтезом називають процес генерування первинного варіанту пристрою, в тому числі його структуру (структурний синтез) і значення внутрішніх параметрів (параметричний синтез). Генерування первинного варіанту може виконуватися різними способами – вибір з ряду відомих пристроїв, побудова на основі доказаних теоретичних результатів (співвідношень), шляхом винахідництва і т.п. Пристрій, який отриманий як продукт синтезу, не повинен бути найкращим, але обов’язково працездатним. При проектуванні РЕА використовують різноманітні методи. Основні є такі: Натурне макетування; Математичне моделювання на ЕОМ. Натурне макетування – один з найбільш старих і розповсюджених способів проектування РЕА. Основна перевага – висока достовірність результатів, тому що досліджуються реальні електричні схеми, а не їх приближені моделі. Недоліки – велика тривалість в часі, обмежені можливості проектувати НВІС – вноситься при макетуванні багато паразитних елементів: R, L, C. Крім цього неможливо забезпечити 100% перевірку деяких параметрів РЕА при крайніх розкидах параметрів елементів. Також необхідно відмітити велику вартість такого методу. Під математичним моделюванням на ЕОМ звичайно розуміють весь комплекс питань, які зв’язані з розробкою математичної моделі пристрою РЕА і її використання в процедурах розрахунку, аналізу, оптимізації. В порівнянні з макетуванням математичне моделювання на ЕОМ має такі переваги. В задачах розрахунку з допомогою моделі можна визначити любі вихідні і проміжні (внутрішні) параметри ІС. В задачах аналізу моделювання дозволяє отримати вихідні параметри і характеристики схеми РЕА в граничних і заграничних режимах (що неможливо при макетуванні). Моделювання дозволяє отримати параметри серійнопридатності, тобто виконати аналіз статистичних характеристик схеми при певних законах розподілу ймовірностей зміни внутрішніх параметрів (нормальний закон розподілу, рівномірний закон розподілу …). В задачах оптимізації можливості макету обмежені невеликим числом регулювальних елементів, тоді як в моделі можна змінювати любі параметри, маючи за мету покращення вихідних параметрів. Роль моделювання в задачах синтезу визначається в перевірці правильності функціонуванні синтезованих схем шляхом розрахунку їх математичних моделей. Очевидно, що часові затрати значно менші ніж для макетування ряду синтезованих схем. Однак, моделювання повністю не може витіснити макетування. При використанні добре відпрацьованих елементів (модулів) і високій достовірності їх математичних моделей – математичне моделювання дає досить достовірні результати. Підсилювачі електричних сигналів застосовуються у всіх областях сучасної техніки і народного господарства: Радіоприймальних та радіопередавальних пристроях. Апаратури телебачення. 3) Системах звукового мовлення. Апаратурі звукозапису та підсилення. Радіолокації, апаратурі багатоканального та автоматичного електрозв’язку. Вимірювальній апаратурі та електронно обчислювальних пристроях. Проектування підсилювачів є часткою широкої комплексної задачі розробки нової апаратури зв’язку та її модернізації. Простих шляхів для прямого визначення схеми і констукції підсилювачів немає, тому проектування проводиться методом послідовних наближень: робляться деякі припущення про кількість каскадів, типу транзисторів, схемах вхідного та вихідного кола підсилювачів, величина коефіцієнтів підсилення і т.д. Отримані результати перевіряються на відповідність іншим технологічним вимогам. У випадку не виконання цих технічних вимог, вихідні дані змінюються в необхідну сторону, а потім знову розрахунково або експерементально визначається відповідність підсилювального пристрою всім технічним вимогам. Всі методи перераховані вище використовуються при проектуванні касакдів попереднього підсилення. Проектування каскадів попереднього підсилення зручно розділити на наступні етапи: Розробка технічних вимог. Розробка принципової схеми. Розрахунок елементів принципової схеми. Макетування каскадів підсилення і їх експерементальна перевірка на натурних або математичних моделях. Технічні вимоги до каскадів попереднього підсилення містять в собі числові значення параметрів, які повинні мати дані каскади попереднього підсилення. Фільтрація неперервних сигналів широко використовується в системах електрозв’язку для передачі інформації. Первинні інформаційні сигнали рідко передаються через лінії зв’язку. Звичайно інформаційні сигнали малого рівня, і як правило низькочастотні. В лініях зв’язку ефективно передаються високочастотні коливання. Високочастотні коливання в передавальних пристроях як правило модулюються низькочастотним інформаційним сигналом. Найчастіше використовується амплітудна, частотна і фазова модуляція високочастотного сигналу. Відповідно при прийомі сигналу необхідно вхідний сигнал підсилювати і виконати демодуляцію, тобто виділити із модульованого сигналу первинний інформаційний сигнал. Частотна фільтрація сигналів в системах передачі інформації базується на відмінності спектрів корисного сигналу і завади. При прийомі неперервних сигналів основною задачею є відновлення форми переданого первинного сигналу. Від фільтрів вимагається не тільки подавлення завад, но і неспотворена передача сигналу. Параметри фільтрів визначаються спектральними характеристиками сигналу і завади. Відомо багато різновидностей фільтрів. В циклі лабораторних робіт досліджуються характеристики фільтрів високих частот, фільтрів нижніх частот, LC – фільтрів з послідовним і паралельним резонансом (і їх вплив на гармонічний сигнал, який підсилюється). Послідовний і паралельний резонанс LC – фільтрів виникає при рівності реактивних опорів елементів L і С XL = XC, ωL = 1/ ωC, ω= 2 πf. ω2= 1 / LC, де L – величина індуктивності в Генрі, C – величина ємності в Фарадах, ω – кругова частота в радіанах, f – частота в Герцах. Значення частоти зрізу fзр і fн для підсилювача і фільтра визначається як відхилення коефіцієнта підсилення (або коефіцієнта передачі) Кі на 3 дБ (або в 1,41 раз менше) відносно значення Ко на середніх частотах. Діапазон підсилювальних частот ∆f визначається як ∆f = fв - fн. Частота зрізу ФНЧ і ФВЧ визначається такою формулою fзр = 1 / 2·π·τ, причому τ = R·C, і R = | XC |, Δφ = 45. Коефіцієнти частотних спотворень для низьких і високих частот за визначаються формулами: Мн = Ко / Кн, Мв = Ко / Кв; або Мн = 20logКо / Кн, Мв = 20logКо / Кв, дБ. На рис.1 наведена навантажувальна характеристика колекторного кола транзистора. Її аналітичний вираз такий Eк = Iк * Rк + Uке, де Eк - напруга живлення транзистора зі спільним емітером, Iк – струм, який протікає в колекторному колі, Rк – опір в колекторному колі транзистора, Uке – напруга на колектор-емітерному переході. Навантажувальна характеристика колекторного кола проходить через дві точки: - на осі абсцис проходить через точку U = Ек, - на осі ординат проходить через точку Ік = Ек : Rк. На рис.2 наведена навантажувальна характеристика базового кола транзистора. Її аналітичний вираз такий Eб = Iб * Rб + Uбе, де Eб - напруга , яка подається на емітер-базовий перехід через опір Rб, Iб – струм, який протікає в базовому колі, Rб – опір в базовому колі транзистора, Uбе – напруга на база-емітерному переході. Навантажувальна характеристика базового кола проходить через дві точки: - на осі абсцис проходить через точку U = Еб, - на осі ординат проходить через точку Іб = Еб : Rб. Робочі точки для вхідного і вихідного кола транзистора визначаються точками перетину навантажувальних характеристик з вхідною і вихідною характеристикою транзистора відповідно. Індивідуальне завдання: 16 14 14 0.7/0.002 25 45 65 85 1...1Е7 +360... -360 -40/+60/12 Фільтр 1 Розрахунок: 42 0.1MKF 430,1,2,301 38K 200,2,3,302 1400,54,28,202 1430,28,29,102 1430,29,30,103 1MGN 310,3,4,104 1K 210,4,5,204 1 630,2,5,402 1430,107,108,403 1400,108,82,404 1410,80,106,302 3.2K 210,2,0,402 1410,132,158,502 1410,131,157,501 1430,157,158,601 1430,158,159,602 1400,159,133,603 1430,30,31,104 1430,31,32,105 0.1MKF 410,3,0,106 1810,58,0,206 1430,32,33,106 10 230,3,6,107 1430,34,35,108 1430,82,83,304 1.07NF 430,5,7,305 1.07NF 430,7,8,306 1K 210,7,0,306 1810,110,0,406 1410,85,111,307 10K 210,8,0,407 1410,137,163,507 1810,163,0,607 1420,163,162,607 1420,162,161,606 1420,161,160,605 1420,160,159,604 2030,35,35,109 18 120,0,6,110 1810,36,0,110 100 210,1,9,301 6 1700,0,9,501 1E0 1E7 -10 48 -220 90 1E-10 1E-11 9 8 5 A -50/60/20 1 N N Y 2 Y Y Y Y Y Y Y N 10 10 .5 1 2 50 .001 2 27 1 N N Y * Y N 1E-3 1E-3 5 9 2 0.6/1 5 8 6/10 Z N N Y -50/60/20 1 N N Y N Y N .001 2 1 0 STD 1 1E6 -1 1E-6 1E-6 Режим 1: напруга 0.7В, Т=27 Режим 2: Напруга 0.7В, Т= -40/60/12 Режим 3: Напруга 0.7В, Т=27 ФЧХ Режим 4: Напруга 0.7В Т=-40/60/12 ФЧХ Режим 5: Напруга 0.002В Т=27 Режим 6: Напруга 0.002В Т=-40/60/12 Фільтр 2 Розрахунок: 44 0.1MKF 430,1,2,301 40K 200,2,3,302 1400,54,28,202 1430,28,29,102 1430,29,30,103 1MGN 310,3,4,104 1K 210,4,5,204 1 630,2,5,402 1430,107,108,403 1400,108,82,404 1410,80,106,302 8K 210,2,0,402 1410,132,158,502 1410,131,157,501 1430,157,158,601 1430,158,159,602 1400,159,133,603 1430,30,31,104 1430,31,32,105 0.1MKF 410,3,0,106 1810,58,0,206 1430,32,33,106 1 230,3,6,107 1430,34,35,108 1430,82,83,304 1810,110,0,406 1420,163,162,607 1420,162,161,606 1420,161,160,605 1420,160,159,604 2030,35,35,109 18 120,0,6,110 1810,36,0,110 10 210,1,7,301 6 1700,0,7,501 1K 230,5,8,305 9.47E-10 410,8,0,306 1K 230,8,9,306 1430,85,86,307 1430,163,164,607 10K 210,9,0,308 1410,112,138,408 1410,138,164,508 1810,164,0,608 1E0 1E7 -10 60 -360 -90 1E-10 1E-11 7 9 5 A -50/60/20 1 N N Y 2 Y Y Y Y Y Y Y N 10 10 .5 1 2 50 .001 2 27 1 N N Y * Y N 1E-3 1E-3 5 7 2 -.01/.01 5 9 0/5 Z N N Y -50/60/20 1 N N Y N Y N .001 2 1 0 STD 1 1E6 -1 1E-6 1E-6 Режим 1: Напруга 0.7В Т=27 Режим 2: Напруга 0.7В Т=27 ФЧХ Режим 3 Напруга 0.7В Т=-40/60/12 ФЧХ Режим 4: напруга 0.7В Т=-40/60/12 Режим 5: Напруга 0.002В Т=27 Режим 6: Напруга 0.002В Т=-40/60/12 Фільтр 3 Розрахунок: 48 0.1MKF 430,1,2,301 37K 200,2,3,302 1400,54,28,202 1430,28,29,102 1430,29,30,103 1MGN 310,3,4,104 1K 210,4,5,204 1 630,2,5,402 1430,107,108,403 1400,108,82,404 1410,80,106,302 3.2K 210,2,0,402 1410,132,158,502 1410,131,157,501 1430,157,158,601 1430,158,159,602 1400,159,133,603 1430,30,31,104 1430,31,32,105 0.1MKF 410,3,0,106 1810,58,0,206 1430,32,33,106 10 230,3,6,107 1430,34,35,108 1430,82,83,304 1420,161,160,605 1420,160,159,604 2030,35,35,109 9 120,0,6,110 1810,36,0,110 100 210,1,7,301 6 1700,0,7,501 1430,84,85,306 1430,85,86,307 10K 210,8,0,308 1410,112,138,408 1410,138,164,508 1420,164,163,608 1410,84,110,306 1K 230,5,8,305 1MGH 310,8,9,406 6E-9 410,9,0,506 1410,161,187,605 1430,187,188,705 1810,162,0,606 1410,163,189,607 1430,188,189,706 1810,189,0,707 1E0 1E7 -10 60 -220 90 1E-10 1E-11 7 8 5 A 27 1 N N Y 2 Y Y Y Y Y Y Y N 10 10 .5 1 2 50 .001 2 27 1 N N Y * Y N 1E-3 1E-3 5 7 2 -1/1 5 8 -12/12 Z N N Y 27 1 N N Y N Y N .001 2 1 0 STD 1 1E6 -1 1E-6 1E-6 Режим 1: напруга 0.7В Т=27 Режим 2: Напруга 0.7 В Т-40/60/12 Режим 3 Напруга 0.7В Т=27 ФЧХ Режим 4: Напруга 0.7В Т=-40/60/12 ФЧХ Режим 5: Напруга 0.002В Т=27 Режим 6: Напруга 0.002В Т=-40/60/12 Фільтр 4 Розрахунок: 50 0.1MKF 430,1,2,301 37K 200,2,3,302 1400,54,28,202 1430,28,29,102 1430,29,30,103 1MGN 310,3,4,104 1K 210,4,5,204 1 630,2,5,402 1430,107,108,403 1400,108,82,404 1410,80,106,302 3.2K 210,2,0,402 1410,132,158,502 1410,131,157,501 1430,157,158,601 1430,158,159,602 1400,159,133,603 1430,30,31,104 1430,31,32,105 0.1MKF 410,3,0,106 1810,58,0,206 1430,32,33,106 10 230,3,6,107 1430,34,35,108 1430,82,83,304 1810,163,0,607 1420,163,162,607 1420,162,161,606 1420,161,160,605 1420,160,159,604 2030,35,35,109 18 120,0,6,110 1810,36,0,110 100 210,1,7,301 6 1700,0,7,501 1420,110,109,406 1MGN 310,8,0,405 1430,135,136,505 1430,110,111,406 3.51E-9 410,8,0,407 1420,137,136,507 1810,136,0,506 1430,84,85,306 1430,85,86,307 10K 210,8,0,308 1410,112,138,408 1410,138,164,508 1420,164,163,608 1410,84,110,306 1K 230,5,8,305 1E0 1E7 -10 60 -220 90 1E-10 1E-11 7 8 5 A 27 1 N N Y 2 Y Y Y Y Y Y Y N 10 10 .5 1 2 50 .001 2 27 1 N N Y * Y N 1E-3 1E-3 5 7 2 -2/2 5 8 18/-2 Z N N Y 27 1 N N Y N Y N .001 2 1 0 STD 1 1E6 -1 1E-6 1E-6 Режим 1: Напруга 0.7В Т=27 Режим 2: Напруга 0.7В Т=-40/60/12 Режим 3: Напруга 0.7В Т=27 ФЧХ Режим 4: Напруга 0.7В Т=-40/60/12 ФЧХ Режим 5: Напруга 0.002В Т=27 Режим 6: Напруга 0.002В Т=-60/40/18 ФЧХ Висновок: на даній лабораторній роботі я ознайомився і закріпив знання з опису електричної схеми в пакеті моделювання “Microcap”, отримав практичні навични з створення і відлагодження електричних схем (підсилювачів, фільтрів), вивчив оператори управління режимами аналізу електричних схем, дослідив схему в режимах, які задані індивідуальним завданням

Звіт до лабораторної роботи Системи структурного, функціонольно- технічного схемотехнічного проектування.

horuktaras

20.07.2020 12:07-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись