2. Анализ технического задания, электрической схемы, оценка элементной базы

2.1 Сравнительный анализ аналогов по техническим характеристикам

Аналогами проектируемого устройства являются приборы для хранения и обработки данных [13].

2.2 Описание и анализ работы электрической схемы

Прибор [6] состоит из аналого-цифрового преобразователя на транзисторах VT1-VT3 и триггере ШмиттаDD3.2,узла ''восстановления'' огибающей сигнала (выполнен на ждущем мультивибратореDD7.1), управляемого тактового генератора на элемен­тах 2И-НЕ микросхемы DD1, узлов памяти (на счетчиках DD4—DD6 и ОЗУ DS1) и управ­ления (на ждущем мультивибра­торе DD7.2 и микросхеме DD2) и тонального генератора на эле­ментах 2И-НЕ DD8.1 — DD8.3.

Эпюры напряжения в некоторых точках устройства показаны на рис. 1.

Рис. 1

Отфильтрованные тональные посылки амплитудой 2...3 В, переданные со скоростью 420— 2000 знаков минуту, с выхода приемника поступают на АЦП, выполненный по схеме, схожей с описанной в [4] (несколько изменена входная часть). Здесь они ограничиваются диодами VD1, VD2 и усиливаются диф­ференциальным усилителем на транзисторах VT1, VT2.

Усилительные каскады на транзисторах VT2 и VT3, охва­ченные положительной обрат­ной связью через резистор R9, образуют узел с триггерными свойствами, который формирует прямоугольные импульсы, при­ходящие на вход триггера Шмитта DD3.2. С его выхода тональная посылка в виде пачки прямоугольных импульсов по­ступает на вход D ждущего мультивибратора DD7.1 Функ­ция этого узла — заполнить паузы в поступающей пачке и тем самым восстановить перво­начальную длительность теле­графной посылки (с незначи­тельной погрешностью, увеличи­вающейся с ростом скорости передачи). Условие нормальной работы узла «восстановления»: Т_и<_жм1,<Т_и+_и где _жм1 — длительность импульса, форми­руемого ждущим мультивибра­тором DD7.1, _и — длительность импульса в пачке, Т_и — период импульсов в ней. При частоте тональных посылок 1 кГц и длительности <_жм1 равной 1мс, длительность «восстановленной» посылки на 0,25 мс больше, чем у принятой. С выхода ждущего мультивибратора DD7.1 теле­графная посылка поступает на вход D ОЗУ DS1.

Перед записью информации в ОЗУ необходимо предваритель­но «очистить» в нем все ячейки памяти, для чего кнопку SB2 удерживают нажатой до тех пор, пока не погаснет светодиод HL2 «Запись». При этом на входах RO счетчиков DD4— DD6 появляется низкий логи­ческий уровень, и они начи­нают считать импульсы, прихо­дящие с тактового генератора, тем самым последовательно пе­ребирая адреса ОЗУ с 0 до 1023.

Во все ячейки ОЗУ запишется логический 0, так как с вывода 13 ждущего мультивибратора DD7.1 до окончания удержания кнопки SB2 на вход D ОЗУпоступает низкий логический уровень. На 1024-м такте им­пульсом низкого уровня с вы­хода 2 счетчика DD6 переклю­чится RS-триггер (на элементах DD2.2, DD2.3), и устройство перейдет в режим воспроизведе­ния. Об изменении режима можно судить по погасанию светодиода HL2.

Узел управления работает следующим образом. При крат­ковременном нажатии на кнопку SB2 продифференцированный импульс низкого уровня пере­ведет RS-триггер на элементах DD2.2, DD2.3 в состояние, при котором на выходе элемента DD2.2 будет низкий логический уровень, а на выходе DD2.3 — высокий. Устройство перейдет в режим записи. При этом загорится светодиод HL2, прекратится протекание тока по об­мотке реле К1, ОЗУ готово к записи информации из эфира. Ждущий мультивибратор DD7.2 служит для запуска узла при появлении на входе устрой­ства тональных посылок. Кроме того, он является избиратель­ным элементом, позволяющим увеличить помехозащищенность устройства. Запускаясь фрон­том импульса первой телеграф­ной посылки с выхода ждущего мультивибратора DD7.1, жду­щий мультивибратор DD7.2 раз­решает работу счетчиков DD4— DD6 сигналом, проходящим через элементы DD2.1 и DD2.4. Если пауза в серии телеграф­ных посылок или длительность посылки в процессе записи пре­высит длительность импульса, вырабатываемого ждущим мультивибратором DD7.2 (_жм2=100 мс), устройство вернется в исходное состояние — в режим ожидания информации. То же произойдет, когда дли­тельность серии посылок не будет удовлетворять условию Т_с>t₃/2-_жм2, где Т_с - дли­тельность серии посылок, t₃— время записи, зависящее от по­ложения переключателя SA1 (в положении «600» t₃=2 с, «1200»— t₃=1 с), _жм2=100 мс.

Если поступающая серия телеграфных посылок удовлет­воряет условиям, перечислен­ным выше, она будет запи­сана в ОЗУ. Импульс со вто­рого разряда счетчика DD6, продифференцированный цепью C9R26, изменит состояние RS-триггера, и устройство перейдет в режим воспроизведения. При этом сработает реле К1 и своими контактами К1.1 подключит в тактовом генераторе параллель­но конденсатору С5 конденсатор С6, что приведет к снижению тактовой частоты приблизитель­но в 8 раз. На вход EWR ОЗУ с RS-триггера (с DD2.2) поступит высокий логический уровень, разрешающий считы­вание. Низкий логический уро­вень с выхода элемента DD2.3, пройдя через элементы DD2.1, DD1.4, разрешит работу счетчиков DD4 — DD6, циклично изменяю­щих адреса ОЗУ. Таким образом, на выходе ОЗУ будет воспроиз­водиться записанная информа­ция, которая поступает на ниж­ний по схеме вход элемента DD8.4, играющего роль логиче­ского сумматора. На его второй вход поступает сигнал с то­нального генератора. С выхода элемента DD8.4 через эмиттерный повторитель (VT4) тональ­ный сигнал поступает на низкоомные головные телефоны BF1.

Цифровой «магнитофон» со­бран на двусторонней печат­ной плате. В устрой­стве применены постоянные резисторы МЛТ-0,125 и МЛТ-1 (R21), подстроечный СП4-1В (R13). Конденсаторы КМ-5Б, КМ-6Б. Развязывающие конден­саторы Ср — КМ-5Б, С_ро — К.53-1. Реле К1—РЭС55 (пас­порт РС4.569.603).

Налаживание устройства сводится к подбору резисторов R4, R15, R21 и сопротивле­ния резистора R13.

ПАРАМЕТРЫ УСТРОЙСТВА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПОЛОЖЕНИЯПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ «600»/«1200»

Таблица 1

Параметр	600	1200
Скорость записываемой информации, зна­ки в минуту	420—900	900 — 2000
Замедление при воспроизведении, раз, в положении переключателя: 600 1200	8 5	12 8
Защита от серии импульсов длитель­ностью, мс, не более	900	400
Время записи бурста, мс	2000	1000
Частота следования импульсов тактового генератора, Гц, в режиме:
Записи	510	780
воспроизведения	64	98

2.3 Оценка элементной базы.

В проектируемом устройстве применяется интегральная и дискретная элементная база.

Интегральные микросхемы.

К565РУ2 – цифровая интегральная схема широкого применения, изготовленная по полупроводниковой технологии, со штыревыми выводами, представляет собой ОЗУ.

К155ЛА3 – цифровая интегральная схема широкого применения, изготовленная по полупроводниковой технологии, со штыревыми выводами, представляет собой четыре логических элемента «2И-НЕ».

К155АГ3 – цифровая интегральная схема широкого применения, изготовленная по полупроводниковой технологии, со штыревыми выводами, представляет собой мультивибратор.

К155ТЛ1 – цифровая интегральная схема широкого применения, изготовленная по полупроводниковой технологии, со штыревыми выводами, представляет собой триггер Шмитта.

К155ИЕ5 – цифровая интегральная схема широкого применения, изготовленная по полупроводниковой технологии, со штыревыми выводами, представляет собой счетчик .

К155ЛА4 – цифровая интегральная схема широкого применения, изготовленная по полупроводниковой технологии, со штыревыми выводами, представляет собой четыре логических элемента RS-триггер.

Резисторы МЛТ–0,125, металлопленочные лакированные теплостойкие, постоянные, непроволочные, предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока в качестве элементов навесного монтажа, рассеиваемая мощность 0,125 Вт.

Конденсаторы КМ5Б, КМ6Б керамические монолитные общего назначения. Характеризуются большой удельной мощностью, низкими потерями, высоким сопротивлением изоляции, стабильным ТКЕ. Применяются в цепях постоянного, переменного и импульсного тока.

Индикаторы.

Светоизлучающий диод АЛ307Б арсенид-галлий-алюминиевый в пластмассовом корпусе красного цвета свечения. Его характеристики:

сила света при I_пр= 10 мА 0,9 мкд;

температура окружающей среды от 213 до 343 К.

Транзистор КТ315Г кремниевый эпитаксиально-планарный n-p-n усилительный высокочастотный маломощный в пластмассовом корпусе с гибкими выводами. Предназначен для работы в схемах усилителей высокой, промежуточной и низкой частоты. Его характеристики:

постоянная рассеиваемая мощность коллектора 150 мВт;

масса 0,18 г.

Транзистор КТ361Г кремниевый эпитаксиально-планарный p-n-p маломощный в пластмассовом корпусе с гибкими выводами. Предназначен для работы в усилительных и импульсных микромодулях и блоках герметизированной аппаратуры. Его характеристики:

постоянная рассеиваемая мощность коллектора200 мВт;

масса 0,18 г.

Технические условия и характеристики элементной базы приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Технические условия и характеристики элементной базы

Название элемента	Характеристики
	Напряжение питания, В	Диапазон температур, ^0С	Влажность воздуха, %
Интегральные схемы
К155	8…15	-45 … +100	98% при 25 ^0С
К565	5	-60 … +125	98% при 25 ^0С
Резистор МЛТ-0,125		-60 … +70	98% при 20 ^0С
Конденсатор КМ6		-60 … +125	98% при 35 ^0С
Транзисторы
КТ315Г		-60 … +100	98% при 35 ^0С
КТ361Г		-45 … +100	98% при 25 ^0С
Индикатор АЛ307		-60 … +70	98% при 25 ^0С

Сравнивая условия эксплуатации и технические условия на использование элементной базы, можно сделать вывод, что проектируемое устройство можно эксплуатировать при следующих условиях:

Температура, ⁰С -45 … +70;

влажность воздуха, 98% при 20 ⁰С.

Это соответствует требованиям технического задания.