raschich-КУРСОВОЙ-ТЕМЫ

КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПО КУРСУ

СХЕМОТЕХНИКА АНАЛОГОВЫХ УСТРОЙСТВ.

		ВВЕДЕНИЕ
Учебная	программа	курса	“Схемотехника	аналоговых	устройств”
обязательным	элементом содержит выполнение курсового проекта				на заданную

тему. Работа над проектом позволяет на практике развить и закрепить изученный в рамках данного курса материал, активно использовать знания, приобретенные при изучении ряда других курсов. Расширить свои знания за счет изучения дополнительной специальной литературы, необходимой для конкретного решения поставленной задачи. Изучить современную элементную базу, ориентированную на применение передовых производственных технологий изготовления радиоаппаратуры.

Выполнение проекта дает практический опыт написания научно – технического отчета, приучая автора грамотно и связно излагать свои мысли, правильно цитировать техническую литературу, выделять главное и делать выводы.

Выполнив в полном объеме работу по заданной теме, вы научитесь следующему:

*). Анализировать поставленную задачу проектирования.

*). Ставить вопросы о дополнительных параметрах и характеристиках схемы, предполагаемой к проектированию.

Увеличение объема предварительной информации об объекте проектирования способствует более эффективному решению поставленной задачи, позволяет получить в итоге наиболее оптимальный вариант реализации.

*). Работать с литературой при выборе базовой схемы требуемого функционального назначения.

*). Производить расчеты выбранной схемы для реализации требуемых параметров, выбирая при этом наиболее эффективную методику расчета.

*). Рационально описывать процедуру расчета.

*). Анализировать получаемые результаты и делать выводы при сопоставлении получаемых параметров и характеристик с заданными.

*). Работать со справочной литературой. При этом рекомендуется приобретение навыков работы с Интернет – источниками, в основном фирм, производящих радиоэлектронные компоненты.

Основное пожелание для исполнителя проекта заключается в творческом подходе к решению поставленной задачи. Необходимо стараться проявить инициативу в изучении различных возможных вариантов реализации проекта и аргументировано выбрать наиболее приемлемый вариант решения.

Содержание работы.

1.Провести анализ поставленной задачи и всех заданных параметров.

2.Доопределить все недостающие в ТЗ параметры “косвенного характера”.

В простейшем случае их следует просто выбрать, оговаривая рациональность

иобоснованность этого выбора.

3.Установить параметры источника входного сигнала:

тип источника, его внутреннее сопротивление (характер и величину), минимальный и максимальный уровни входного сигнала.

Оценить возможность наличия на входе разного рода помех и наводок. Точно установить параметры нагрузки, на которую предполагается работа данного устройства.

4.С учетом анализа вышеизложенного определить предварительные требования к источнику (источникам) питания. Если параметры источников питания заданы, то возможно произвести их коррекцию.

5.Обоснованно выбрать базовую схему реализации. При этом следует учесть предполагаемую к использованию элементную базу в части активных элементов.

6.При ориентации на использование микросхем одним из основных критериев является количество корпусов и минимизация внешних соединений. Это обеспечивает повышение надежности и уменьшение габаритов. Другой немаловажный критерий - функциональная однородность устройства (максимальная повторяемость функций внутри субблоков), что обеспечивает унификацию и снижение затрат.

7.При выборе элементной базы предварительно следует выбрать несколько вариантов типов элементов с последующим сравнением их по параметра метрам и определением наиболее подходящего. При этом критерий сравнения определяется степенью важности каких-либо параметров для проектируемого устройства.

8.Определить способ реализации цепей регулировки (управления) параметрами проектируемого устройства и соответствующие требования к схемотехнике и элементной базе. При этом следует учесть возможную необходимость управления от ПК или МП. В последнем случае следует сформулировать требования к командам управления и при необходимости предусмотреть введение дополнительных устройств сопряжения.

9.Провести расчеты величин элементов базовой схемы для обеспечения реализации заданных параметров. При этом возможно потребуется проведение многовариантных расчетов с учетом существующих рядов номиналов пассивных элементов.

10.Окончательный вариант расчета необходимо оценить с точки зрения требуемой точности реализации заданных параметров. Это должно обеспечить правильный выбор типов элементов и точность их исполнения.

11.Помимо определения номиналов величин всех навесных элементов должны быть произведены следующие расчеты:

2

а). Для усилителей – расчет основных показателей и сравнение расчетных и заданных величин (коэффициент усиления; полоса пропускания; входное сопротивление; выходное сопротивление; уровень собственных шумов; динамический диапазон)

б). Для УПТ – расчет ошибки и дрейфа на постоянном токе.

в). Для усилителей переменного тока при использовании развязывающих и корректирующих элементов - расчет результирующей АЧХ в области НЧ и ВЧ.

г). Определить элементы, которые наиболее сильно влияют своим изменением на точность реализуемых параметров и характеристик.

д). Для автогенераторов произвести оценку стабильности частоты и параметров выходного сигнала.

12.При использовании ОУ следует провести расчеты цепей частотной коррекции или воспользоваться рекомендациями фирм - разработчиков.

13.При наличие в схеме катушек индуктивности или трансформаторов следует определить требования к ним, исходя из условий решаемой задачи. Подобрать готовые элементы или произвести расчет одного, наиболее приемлемого варианта.

14.Рассмотреть процедуру проверки схемы: машинное моделирование, например, в пакете Micro-Cap 5 или более старших версий, Electronic Work Bench, Design-Lab или рассмотреть проект измерительной установки,

содержащей необходимые измерительные приборы. При этом следует предложить вариант процедуры настройки схемы проектируемого устройства.

15.При наличие доступа к компьютеру с установленной программой типа Micro – Cap провести машинное моделирование частотных и временных характеристик спроектированной схемы с приведением распечаток всех необходимых характеристик.

16.Рассмотреть вопрос о технологическом способе реализации проектируемого устройства:

-навесной монтаж; печатная плата; технология с использованием безвыводных (SMD) элементов. Предложить вариант топологии печатной платы или монтажной схемы. По возможности учесть конструктивные способы

соединения данной схемы с другими блоками,			в том числе и с блоком
питания.	Обосновать	метод компоновки. При	необходимости выбрать	и
обосновать	способ	реализации теплоотвода,	если это необходимо	из

содержания специфики проектируемого устройства.

Отчет по курсовому проекту должен содержать отражение следующих положений:

1.Развернутая постановка задачи проектирования.

2.Предварительный анализ всех пунктов технического задания (ТЗ) с выделением первостепенных и косвенных требований.

3.Обзор возможных подходов к решению поставленной задачи.

3

4.На основе анализа предыдущего пункта - обоснованный выбор базовой схемы предполагаемой реализации.

5.Выбор элементной базы.

6.Разработка полной принципиальной схемы.

7.	Расчет всех		элементов	схемы с учетом требуемых параметров
	и	требуемой точности реализации заданных требований.
8.	По	результатам		полученной		принципиальной		схемы
	произвести		расчет	всех	требуемых		параметров		и
	характеристик и их сопоставление с ТЗ.

9.Разработка и расчет всех дополнительных элементов схем управления и их расчет. Допустимо произвести лишь обоснованный выбор этих элементов, если они предполагаются в стандартном включении.

10.Расчет всех вспомогательных цепей: цепи коррекции; цепи блокировки; цепи блокировки по цепям питания и т.п.

11.Оценка влияния отклонения величин выделенных элементов на реализуемые параметры, определение точности исполнения пассивных элементов и выделение группы элементов, с

помощью которых можно произвести настройку схемы в целом на заданные значения параметров.

12.Привести чертёж полной принципиальной схемы, выполненный в соответствии с требованиями ЕСКД и спецификацию элементов к ней.

13.Привести развернутые выводы по проделанной работе.

14.Привести список использованной литературой с указанием точных ссылок что и где использовалось.

ТЕМЫ ЗАДАНИЙ ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

1. ТЕМА: “ Усилитель низкой частоты для телефонной системы связи”.

Требуется спроектировать усилитель низкой частоты (УНЧ) для использования в проводных линиях связи:

1). Полоса пропускания: 300Гц - 3500Гц.

2). Коэффициент усиления по напряжению: Кмакс=100(+40дБ).

3). Коэффициент усиления должен регулироваться дискретно с шагом 2дБ и с точностью реализации не хуже +-1%.

4

4). УНЧ предназначен для работы от источника входного сигнала с внутренним сопротивлением Rг=300 Ом и сигналом, изменяющимся в диапазоне от 50 мкВ до

50 мВ.

5). Нагрузка УНЧ представляет собой параллельное соединение Rн=300 Ом и Сн=1000 пФ.

6). Источник питания: -допустимо использовать двухполярное питание напряжением 12В.

Литература: 1-7,16, 23, 28, 32, 40, 42, 43, 49.

		2. ТЕМА: “Измерительный УПТ”.
Требуется спроектировать			измерительный (прецизионный) УПТ, который имеет
следующие параметры:
1). Диапазон рабочих частот от 0 Гц до 1000 кГц
2). Коэффициент усиления			Ко=100 (+40 дБ)		со	ступенчатой	регулировкой		уси-
ления	с шагом - 2 дБ	и точностью реализации			не хуже 0.5%.
4).	Выходное	сопротивление		усилителя		не	более	50	Ом.

5). Требования к источнику питания устанавливаются из условий выбранной схемотехнической реализации и элементной базы.

Литература: 2 – 10,13, 16, 25, 28, 32,35.
3. ТЕМА: “Суммирующе - разностное устройство”.
Требуется спроектировать устройство с двумя входами			(U1 и U2) и двумя вы-
ходами:
Uвых.1= (U1-U2)K1
Uвых 2= (U1+U2)K2
1). Полоса пропускания -	0 - 50 кГц. (УПТ).
2). Коэффициент усиления К1=К2=К=+40 дБ.
3). Предусмотреть дискретное и синхронное по К1 и К2 управлением
усилением с шагом не более 2 дБ.
4). Точность установки требуемого усиления не хуже 0.1%.
5). Входное сопротивление	Rвх1=Rвх2>20 кОм.
6). Выходное сопротивление по обоим		выходам не более 10 Ом.
7). Источник питания - двухполярный,		напряжением 12 – 15 В.
Литература: 2 – 10,13, 16, 25, 28, 32,35.
4. ТЕМА: “Малопотребляющий автогенератор звукового диапазона				с регули-
	руемой частотой ”.
Требуется спроектировать	автогенетатор, работающий		в диапазоне	2 Гц - 20
кГц. В указанном диапазоне	необходимо предусмотреть		регулировку	частоты .

Возможна разбивка на поддиапазоны. Уровень выходного сигнала – 3В. Предусмотреть различные варианты стабилизации величины выходного сигнала.

Литература: 4 – 10, 17, 19, 25, 28, 32, 35, 49.

5

		5.ТЕМА: “Локальный амплитудноый корректор”.
Требуется	спроектировать			локальный амплитудный корректор (ЛАК) (фрагмент
графического		эквалайзера),		который бы обеспечивал реализацию АЧХ резонанс-
но – режекторного вида.
ЛАК должен		иметь	возможность настраиваться на любую частоту					в диапазоне
20 Гц – 20 кГц. При			этом	должна	обеспечиваться	независимая регулировка			час-
тоты настройки и			эквивалентной		добротности	при переходе от		резонансной
АЧХ к режекторной. Регулировка должна быть плавной или дискретной									с ша-
гом не более		1.5 дБ.
Условия	по	входу	не оговариваются. Входной			сигнал	может иметь величину
до 50 –100 мВ.
Выходное сопротивление ЛАК не должно быть более 50							Ом.
Источник питания -			двухполярный, до 24 В.
Желательно предусмотреть				наиболее простую перестройку ЛАК по частоте.

Аналогично - перестройка от резонансной до режекторной АЧХ должна производиться минимальным количеством изменяемых элементов.

Литература: 1- 10, 24, 35, 38, 40, 49.

6.ТЕМА: Усилитель верхних частот.

Разработать усилитель верхних частот с параметрами:

1)коэффициент усиления напряжения К=100,

2)сопротивление нагрузки R=2к,

3)амплитуда входного сигнала Uвх=10мВ,

4)внутреннее сопротивление источника входного сигнала Ri=0,

5)диапазон частот: df=150Гц - 100кГц,

6)максимально допустимое затухание в полосе пропускания: d=3 дБ,

7)минимально допустимое затухание в полосе задерживания:

dz=25 дБ на fz=100Гц.

Литература: 2 – 10,13, 16, 25, 28, 32,35, 60, 61.

7.ТЕМА: Полосовой усилитель.

Разработать полосовой усилитель с параметрами:

1)коэффициент усиления напряжения К=100,

2)сопротивление нагрузки R=2к,

3)амплитуда входного сигнала Uвх=10мВ,

4)внутреннее сопротивление источника входного сигнала Ri=0,

5)полоса пропусканияя:Fmin - Fmax = 300Гц - 3500Гц,

6)максимально допустимое затухание в полосе пропускания:d=2 дБ,

7)минимально допустимое затухание в полосе задерживания:

6

dz=45 дБ на fz=150Гц, dz=45 дБ на fz=7000Гц. Литература: 2 – 10,13, 16, 25, 28, 32,35, 60, 61.

8. ТЕМА: Полосовой фильтр.

Разработать активный полосовой фильтр инфранизких частот с параметрами:

1)коэффициент усиления напряжения К=1000,

2)средняя частота полосы пропускания: Fср= 5Гц,

3)добротность фильтра:Q= 25,

4)температурная нестабильность характеристик фильтра не более 0.5% в диапазоне температур: tmin - tmax = 0 - 40 град.

Литература: 2 – 10,13, 16, 25, 28, 32,35, 60, 61.

9. ТЕМА: Широкополосный усилитель.

Разработать широкополосный усилитель с параметрами:

1)коэффициент усиления напряжения К=200,

2)параметры резистивно-емкостной нагрузки R=0.5МОм, С=20пФ,

3)амплитуда входного сигнала Uвх=100мВ,

4)внутреннее сопротивление источника входного сигнала Ri=0,

5)диапазон усиливаемых частот:

Fmin - Fmax = 50Гц - 6.0МГц. Литература: 1-7,16, 23, 28, 32, 40, 42, 43, 49.

10. ТЕМА: Генератор прямоугольных импульсов.

Разработать генератор прямоугольных импульсов с параметрами:

1)диапазон генерируемых частот: Fmin - Fmax = 20Гц - 20кГц,

2)диапазон регулировки скважности Q=T/ti = 1.1 - 10,

3)уровень выходного сигнала согласовать с уровнями ТТЛ при нагрузке 1кОм.

Литература: 2 – 10, 15, 17, 19, 22, 23, 26, 34, 35, 49, 54.

11. ТЕМА: Инвертирующий УПТ.

Разработать инвертирующий усилитель постоянного тока с параметрами:

1)усиление в полосе 0 - 1000 кГц Кu= 100;

2)неравномерность АЧХ не более 1 процента;

3)внутреннее сопротивление источника входного сигнала Ri=0;

4)сопротивление нагрузки - Rн=2 кОм.

Литература: 2 – 10,13, 16, 25, 28, 32,35.

7

12. ТЕМА: Неинвертирующий УПТ.

Разработать неинвертирующий усилитель постоянного тока с параметрами

1)усиление в полосе 0 - 1000 кГц Кu = 100 ;

2)неравномерность АЧХ не более 1 процента;

3)внутреннее сопротивление источника входного сигнала Ri=0;

4)сопротивление нагрузки Rн=2 кОм.

Литература: 2 – 10,13, 16, 25, 28, 32,35.

13. ТЕМА: Полосовой фильтр.

Разработать активный полосовой фильтр с параметрами:

1)коэффициент усиления напряжения К=100;

2)средняя частота полосы пропускания: Fср= 1 кГц;

3)полоса пропускания: dF=150 Гц;

4)сопротивление нагрузки R=2к;

5)амплитуда входного сигнала Uвх=10мВ;

6)внутреннее сопротивление источника входного сигнала Ri=0;

7)неравномерность АЧХ в полосе пропускания d = 2 дБ;

8)минимально допустимое затухание в полосе задерживания: dz=45 дБ на fz=812Гц, dz=45 дБ на fz=1.23 кГц.

Литература: 2 – 10,13, 16, 25, 28, 32,35, 60, 61.

14. ТЕМА: Фильтр низкой частоты (ФНЧ).

Разработать фильтр низкой частоты (ФНЧ) с параметрами:

1)коэффициент передачи на постоянном токе К=10;

2)граничная частота полосы прозрачности Fс =400 Гц;

3)неравномерность в полосе прозрачности не более 1дБ;

4)гарантированное затухание на частотах выше Fз = 560 Гц не менее 30 дБ;

5)амплитуда входного сигнала Uвх = 1В;

6)внутреннее сопротивление источника входного сигнала Ri = 0.

Литература: 2 – 10,13, 16, 25, 28, 32,35, 60, 61.

15. ТЕМА: Полосовой фильтр.

Разработать полосовой фильтр с параметрами:

1)резонансная частота фильтра Fр = 2.5 КГц;

2)коэффициент передачи на резонансной частоте К=10;

3)добротность фильтра Q = 100;

4)амплитуда входного сигнала Uвх = 1В;

5)внутреннее сопротивление источника входного сигнала Ri = 0.

Литература: 2 – 10,13, 16, 25, 28, 32,35, 60, 61.

8

16. ТЕМА: Усилитель мощности низкой частоты.

Разработать усилитель мощности с параметрами:

1)выходная мощность 50 Вт;

2)сопротивление нагрузки 8 Ом;

3)полоса усиливаемых частот 20 Гц - 20 КГц.

4)максимальный уровень входного сигнала Uвхмакс = 100мВ.

5)выходное сопротивление источника входного сигнала Ri=1кОм.

Литература: 9,16, 17, 22, 24,25, 28, 32, 35, 38, 39..

17. ТЕМА: Полосно-заграждающий фильтр.

Разработать полосно-заграждающий фильтр с параметрами:

1)нижняя частота полосы заграждения Fн=15 Гц;

2)верхняя частота полосы заграждения Fв=30 Гц;

3)крутизна скатов не менее 30 дБ/окт.

Литература: 2 – 10,13, 16, 25, 28, 32,35, 60, 61.

18. ТЕМА: Фильтр верхних частот.

Разработать фильтр верхних частот с параметрами:

1)частота среза Fср=1 Гц;

2)крутизна ската не менее 40 дБ/окт.

Литература: 2 – 10,13, 16, 25, 28, 32,35, 60, 61.

17.Тема: Генератор треугольных импульсов.

Разработать генератор линейно – спадающего напряжения с параметрами:

1)Рабочий диапазон 20Гц – 20кГц;

2)Уровень выфходного сигнала – 3В;

3)Предусмотреть разбивку на поддиапазоны;

4)Нелинейность рабочего участка должна быть не хуже 10%

5)Длительность обратного хода не более 10%.

Литература: 2 – 10,15, 19, 22, 23,25, 35, 40.

18. Тема: Генератор треугольных импульсов.

Разработать генератор линейно – нарастающего напряжения с параметрами: 1)Рабочий диапазон 20Гц – 20кГц; 2)Уролвень выфходного сигнала – 3В; 3) Предусмотреть разбивку на поддиапазоны

4)Нелинейность рабочего участка должна быть не хуже 10%

5)Длительность обратного хода не более 10%.

Литература: 2 – 10,15, 19, 22, 23,25, 35, 40.

9

19. Тема: Генератор треугольных импульсов.

Разработать генератор линейно – симметричного напряжения с параметрами: 1)Рабочий диапазон 20Гц – 20кГц; 2)Уролвень выфходного сигнала – 3В; 3) Предусмотреть разбивку на поддиапазоны

4)Нелинейность рабочего участка должна быть не хуже 10%

5)Длительность обратного хода не более 10%.

Литература: 2 – 10,15, 19, 22, 23,25, 35, 40.

20. Тема: Корректирующий усилитель электропроигрывателя.

Разработать корректирующий усилитель:

1)Диапазон рабочих частот 20Гц – 20кГц;

2)Кu=100 на частоте 1000Гц.

3)Отклонение АЧХ от стандартной (RIAA) не более 0,5дБ.

Литература: 2 – 10, 24, 28, 38.

22. Тема: Корректирующий усилитель рекордера механической записи

Разработать корректирующий усилитель: 1)Диапазон рабочих частот 20Гц – 20кГц; 2)Кu=100 на частоте 1000Гц.

3)Отклонение АЧХ от стандартной (RIAA) не более 0,5дБ.

Литература: 2 – 10, 24, 28, 38.

23. Тема: Корректирующий усилитель воспроизведения магнитной записи

Разработать корректирующий усилитель: 1)Диапазон рабочих частот 20Гц – 20кГц; 2)Кu=100 на частоте 1000Гц.

3)Отклонение АЧХ от стандартной не более 0,5дБ.

Литература: 2 – 10, 24, 28, 38.

24.Тема: Корректирующий усилитель записи магнитофона

Разработать корректирующий усилитель: 1)Диапазон рабочих частот 20Гц – 20кГц; 2)Кu=100 на частоте 1000Гц.

3)Отклонение АЧХ от стандартной не более 0,5дБ.

Литература: 2 – 10, 24, 28, 38.

25. Функциональный преобразователь.

Разработать усилитель преобразователь:

1)Реализующий функцию – Y=X2;

2)Уровень входного сигнала – 3В;

3)Отклонение от идеальной характеристики не должно превышать 10%.

Литература: 2 – 10, 19, 22, 23, 25, 28, 32, 34, 40, 49 .

10