Руководитель дипломного проекта

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Дипломный проект

на тему: ________________________________________________________________

________________________________________________________________

Специальность _________________________

Выполнил(а)

Студент ______________

______________________

группа _______________

Руководитель дипломного проекта

______________________

«Допустить к защите на заседании

Государственной экзаменационной комиссии»

Руководитель учебно-методического отдела

отделения ___________________________________

________________________/ Ф.И.О./_________/Подпись/

Дата _________________

Москва

2015 г.

Содержание

Введение

Глава I. Обзор направлений и методов проектирования.

1.1 Анализ технического задания.

1.2 Анализ известных разработок по теме дипломного проекта.

1.3 Анализ технологий для решения поставленной задачи – необходимое требование применение поверхностного монтажа (SMD – компонентов).

Глава II. Выбор и обоснование структурных, функциональных и принципиальных схем.

2.1 Состав и назначение схемы электрической структурной.

2.2 Состав и назначение схемы электрической функциональной.

2.3 Состав и назначение схемы электрической принципиальной.

2.4 Выбор и обоснование технических параметров элементной базы.

Глава III. Конструкторская часть.

3.1. Выбор материала печатной платы.

3.2 Расчет параметров устройства.

3.2.1 Расчет электрических режимов элементов и схем.

3.2.1.1. Расчёт h – параметров биполярного транзистора.

3.2.1.2. Расчёт параметров биполярного транзистора.

3.2.1.3. Расчёт усилительного каскада по постоянному току

3.2.1.4. Расчёт усилительного каскада по переменному току.

3.2.2 Расчет суммарной потребляемой мощности схемы.

3.2.3 Расчет надежности элементов печатной платы с учетом пайки.

3.2.4 Выбор программы для проектирования печатной платы и схемы принципиальной электрической. (ElectronicWorkbench, Multisim 12 – Ultiboard 12, Layot 6.0, S-plan7.0).

3.2.5 Моделирование принципиальной схемы с помощью виртуальной программы Multisim 12 и создание печатной платы в программе Ultiboard 12.

3.2.6 Расчет габаритных размеров печатной платы.

3.2.6.1 Расчет параметров печатных проводников печатной платы.

3.2.6.2. Расчет диаметров контактных отверстий печатной платы

3.2.6.3. Расчет параметров контактных площадок для поверхностного монтажа.

3.2.6.4. Расчет параметров контактных площадок для поверхностного монтажа.

3.2.7 Проектирование разводки печатной платы (Ultiboard 12 или Layot 6.0).

3.2.7.1 Проектирование разводки печатной платы (Ultiboard 12 или Layot 6.0).

3.2.7.2 Разработка сборочного чертежа печатной платы.

3.3 Разработка алгоритма ремонта, диагностики и технического обслуживания устройства.

3.4 Выбор и обоснование технического обслуживания устройства. Периодичность планового технического обслуживания и ремонта устройства.

3.5 Подбор испытательного и измерительного оборудования для контроля параметров в соответствии с тактико-техническими требованиями

Глава IV. Технологическая часть.

4.1 Анализ и расчет технологичности конструкции

4.2 Основные этапы разработки технологического процесса устройства.

4.2.1 Технология изготовления печатной платы.

4.2.2 Описание технологии сборки и монтажа печатного узла.

4.2.3 Разработка маршрутной карты сборки устройства.

4.2.4 Техника безопасности при работе с устройством.

Глава V. Техника безопасности и охрана труда.

5.1 Техника безопасности при работе с устройством.

Заключение.

Список используемых источников.

Приложения

- Схема структурная – формат А3.

- Схема функциональная - формат А3.

- Схема принципиальная - формат А3.

- Сборочный чертеж печатной платы, чертеж печатной платы. Алгоритм диагностики, ремонта и технологического обслуживания.

- Спецификация.

- Маршрутная карта.

Введение

В настоящее время в технике повсеместно используются разнообразные усилительные устройства. В каждом радиоприёмнике, в каждом телевизоре, в компьютере и станке с числовым программным управлением есть усилительные каскады. В зависимости от типа усиливаемого параметра усилительные устройства делятся на усилители тока, напряжения и мощности. Усилитель мощности предназначен для передачи больших мощностей сигнала без искажений во внешнюю нагрузку в качестве которой обычно выступает акустическая система. Обычно они являются выходными каскадами многокаскадных усилителей. Основной задачей усилителя мощности является выделение на нагрузке возможно большей мощности.

Усиление напряжения в усилителе мощности является второстепенным фактом. Для того чтобы усилитель отдавал в нагрузку максимальную мощность, необходимо выполнить условие RВЫХ=RН. Основными показателями усилителя мощности являются: отдаваемая в нагрузку полезная мощность PН, коэффициент полезного действия, коэффициент нелинейных искажений KГ и полоса пропускания АЧХ. Значительный запас мощности, которым обладает усилитель, позволяет получить большой динамический диапазон громкостей, что повышает естественность звучания, улучшает стабильность работы при номинальной мощности и обеспечивает незначительные нелинейные искажения. Максимальная выходная мощность, которая может быть передана в нагрузку, полностью определяется параметрами выходных транзисторов. Поэтому для усилителей мощности типичным является применение в оконечном каскаде высоковольтных транзисторов повышенной мощности, потребляющих больщую энергию от источника питания. В свою очередь, максимальное использование выходных транзисторов по напряжению и току приводит к росту нелинейных искажений.

Снижение уровня нелинейных искажений достигается в основном введением глубокой ООС. Однако при этом возрастает запаздывание сигнала на выходе и в цепи ООС, что является причиной динамических искажений.

На слух динамические искажения проявляются в виде потери высших частот, неестественным оттенке звучания. Степень динамических искажений оценивается по скорости нарастания выходного напряжения усилителя мощности. Для уменьшения динамических искажений в высококачественных усилителях глубина ООС ограничивается в пределах 20..30 дБ.

В качестве оконечных применяют мощные высокочастотные биполярные и полевые транзисторы, которые позволяют повысить диапазон усиливаемых частот и тем самым повысить быстродействие усилителя.

Меры, применяемые для снижения динамических искажений, приводят к возрастанию нелинейных искажений, и условие обеспечения их на низком уровне является противоречивым.

Режим работы оконечного каскада определяется режимом покоя (классом усиления) входящих в него комплементарных пар биполярных транзисторов. Существует пять классов усиления: А, В, АВ, С и D.

Режим класса А характеризуется низким уровнем нелинейных искажений (KГ = 1%) низким КПД (< 0, 4). На выходной вольтамперной характеристике (ВАХ) в режиме класса А рабочая точка (IК0 и UКЭ0) располагается на середине нагрузочной прямой так, чтобы амплитудные значения сигналов не выходили за те пределы нагрузочной прямой, где изменения тока коллектора прямо пропорциональны изменениям тока базы. При работе в режиме класса А транзистор всё время находится в открытом состоянии и потребление мощности происходит в любой момент. Режим усиления класса А применяется в тех случаях, когда необходимы минимальные искажения.

Режим класса В характеризуется большим уровнем нелинейных искажений (KГ=10%) и относительно высоким КПД (< 0, 7). Для этого класса характеренIБ0 = 0, то есть в режиме покоя транзистор закрыт и не потребляет мощности от источника питания. Режим В применяется в мощных выходных каскадах, когда не важен высокий уровень искажений.

Режим класса АВ занимает промежуточное положение между режимами классов А и В. Он применяется в двухтактных устройствах. В режиме покоя транзистор лишь немного приоткрыт, в нём протекает небольшой ток IБ0, выводящий основную часть рабочей полуволны Uвх на участок ВАХ с относительно малой нелинейностью. Так как IБ0 мал, тоздесь выше, чем в классе А, но ниже, чем в классе В, так как всё же IБ0 > 0. Нелинейные искажения усилителя, работающего в режиме класса АВ, относительно невелики (KГ=3%).

Внедрение в современную инженерную практику различных методовавтоматизированного проектирования позволило перейти от макетирования, традиционно проводившегося для разрабатываемой аппаратуры к ее моделированию с помощьюЭВМ. Кроме того, при помощи ПК возможноосуществлениесквозного проектирования, включающего в себя:

синтез структуры и принципиальной схемы устройства;

анализ характеристик в различных режимах с учетом разброса параметров компонентов, наличия факторов дестабилизирующих работу устройства и параметрическую оптимизацию;

синтез топологии, включая размещение элементов на платеили кристалле и разводку меж соединений;

верификацию топологии;

выпуск конструкторской документации.

В данной работе, с помощью современных средств проектирования и разработки электронных схем, промоделирована работа схемы усилителя мощности звуковой частоты на зарубежных аналогах отечественных элементов, а также на созданных в процессе работы моделях отечественных активных элементах. Для данной схемы были получены ее основные характеристики (АЧХ, ФЧХ, коэффициент искажений, переходная характеристика и другие), а также зависимость амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик от температуры и параметра регулировочного элемента (резистора, определяющего ток покоя транзисторов выходного каскада). Перечисленные анализы были проведены как для схемы на импортных аналогах, так и на отечественных моделях. Для сравнительного анализа характеристик импортных и отечественных транзисторов и диодов были построены их вольт-амперные характеристики с помощью программы PSpice. В качестве среды для моделирования работы схемы применялась программа Multisim12.

Варианты технологии поверхностного монтажа

Существуют три основных варианта реализации поверхностного монтажа:

1. Чисто поверхностный монтаж на плате (односторонний или двухсторонний).

2. Смешанно - разнесенный вариант, когда традиционные (DIP) компоненты размещаются на лицевой стороне, а простые чип - компоненты - на обратной.

3. Смешанный монтаж, когда традиционные компоненты для поверхностного монтажа находятся на лицевой или обеих сторонах платы.

Особенности этих процессов заключаются в следующем:

- корпуса компонентов для поверхностного монтажа не закрепляются на поверхности ПП с помощью выводов;

- корпуса компонентов для технологии поверхностного монтажа (ТПМ) приклеиваются с помощью клеев или припойной пасты;

- пайка двойной волной припоя применима только к простым чип - компонентам, устанавливаемым на обратной стороне ПП, и к термостойким компонентам;

- компоненты для ТПМ на лицевой стороне припаиваются с применением пайки расплавлением дозированного припоя в парогазовой фазе или в ИК - печи, или с помощью лазерного нагрева;

- при смешанном монтаже необходимо перевертывание платы с компонентами и, как минимум, две установки пайки.

Выбор варианта реализации монтажа при проектировании изделия с применением ТПМ осуществляется не только с точки зрения технологических особенностей его изготовления, а скорее в зависимости от сочетания традиционных и монтируемых на поверхность компонентов. Иногда само отсутствие, каких – либо компонентов для ТПМ вынуждает к использованию традиционных (DIP) компонентов.

Наименование	Количество	Наименование	Количество
Микросхемы		Резисторы
К548УН1		МЛТ-1 – 6, 2 кОм2%
LM1036N		МЛТ-0, 125 – 270 Ом2%
TDA2050		МЛТ-0, 125 – 470 Ом±2%
Конденсаторы		СП3-0.05 – 47 кОм±20%
К10-52–10 пФ10%		МЛТ-0, 125 – 47 кОм5%
К10-52–100 пФ10%		МЛТ-1 – 2.2 кОм2%
К10-47–10 мкФ10%		МЛТ-1 – 1, 8 Ом2%
К50-6 – 2.2 мкФ20%		МЛТ-1 – 22 кОм2%
К10-47 – 0.39 мкФ10%		МЛТ-1 – 680 Ом2%
К10-47 – 0.47 мкФ10%
К50-6 – 100 мкФ20%
К50-6 – 2, 2 мкФ20%
К50-6 – 22 мкФ20%
К50-6 – 1000 мкФ20%
К50-6 –4700 мкФ20%

Технические характеристики

Номинальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом, Вт.....................100

Входное сопротивление, кОм....................................................................10

Входное напряжение, В...........................................................................0, 57

Коэффициент усиления, дБ.......................................................................30

Диапазон частот Гц........................................................................2...100000

Ток покоя, мА...........................................................................................100

Коэффициент интермодуляционных искажений %............................0, 003

Отношение сигнал/шум в полосе до 30 кГц, дБ, не менее....................102

Номинальная выходная мощность - это мощность на выходе УЗЧ, при которой обеспечивается заданное среднее звуковое давление; при этом коэффициент нелинейных искажений не должен превышать допустимого значения.

Входное напряжение - минимальное напряжение, которое может усилить усилитель в заданном допустимом коэффициенте нелинейных искажений.

Коэффициент усиления - это отношение выходной мощности к входной мощности сигнала. Коэффициент усиления показывает, на какую величину в децибелах вырастает уровень выходного сигнала по сравнению с его входным уровнем после прохождения через усиливающее устройство. Коэффициент усиления это разность входного и выходного уровней.

Диапазон частот - полоса излучаемых источником частот, после усиления в УМЗЧ

Коэффициент интермодуляционных искажений (от 1.9E-4 до 1.0 %) - КИИ вместе с коэффициентом гармоник является показателем нелинейных искажений усилителя.

При подаче на вход усилителя двух гармонических сигналов, отличающихся частотой, на выходе помимо них появятся дополнительные сигналы. Их частоты равны сумме и разности частот основных сигналов. КИИ показывает, какую часть от основного сигнала составляют появившиеся дополнительные сигналы.

Чем меньше коэффициент интермодуляционных искажений, тем выше верность звучания. У усилителей высокого класса этот показатель составляет сотые доли процента и меньше.

Отношение сигнал/шум - безразмерная величина, равная отношению мощности полезного сигнала к мощности шума.

От правильного выбора элементной базы зависит надежность проектируемого узла. Выбор элементной базы зависит от климатических и механических условий эксплуатации изделия.

Дипломный проект

на тему: ________________________________________________________________

________________________________________________________________

Специальность _________________________

Выполнил(а)

Студент ______________

______________________

группа _______________

Руководитель дипломного проекта

______________________

«Допустить к защите на заседании

12 3 4 Следующая ⇒