Электрические линии задержки на дискретных элементах
Линия задержки как устройство, предназначенное для задержки электромагнитных сигналов на промежуток времени. Особенности применения линии задержки связано с широким внедрением в современную радиоэлектронную аппаратуру дискретных и цифровых фильтров.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 11.04.2014 |
Размер файла | 432,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
"Электрические линии задержки на дискретных элементах"
линия задержка радиоэлектронный аппаратура
Введение
При решении многих задач техники связи и родственных ей областей возникает необходимость в построении электрической цепи, которая запоминала бы аналоговый сигнал, а затем повторяла бы его на выходе цепи через заданное время. Такие цепи называют линиями задержки. Линия задержки -- устройство, предназначенное для задержки электромагнитных сигналов на определённый промежуток времени.
Подобные устройства широко применяются в разных областях радиоэлектронных технологий -- в радиолокации и радионавигации, измерительной и вычислительной технике,автоматике, электроакустике (ревербераторы), технике связи, в научных исследованиях.
Актуальность применения линии задержки связано с широким внедрением в современную радиоэлектронную аппаратуру дискретных и цифровых фильтров, где требуется задержка электрических сигналов.
1. Электрический расчет
Определяем необходимое число звеньевn по формуле
где tз- время задержки, мкс;
фф- значение длительности фронта, мкс.
Находим расчетное значение индуктивности катушки , Гн
(2)
где tз- время задержки, с;
с - эквивалентное волновое сопротивление, Ом.
Находим расчетное значение емкости конденсатора , Ф
(3)
где tз- время задержки, с;
с -эквивалентное волновое сопротивление, Ом.
Определяем сумму допусков на значение расчетной индуктивностей катушки и расчетной емкости конденсаторов в%по формуле
(4)
где дtз- допуск на время задержки согласно техническому заданию, %.
2. Выбор и основание эскизного проекта конструирования
Электрическая линия задержки представляет собой некую электрическую схему, реализация которой не имеет какой-либо специфики или исключений относительно электрических схем иного предназначения, поэтому внедрение электрической линии задержки в конструкцию производится методами её компоновки и трассировки.
В современных электронных устройствах широкое применение нашла компоновка элементов методом поверхностного монтажа ( SMD -SurfaceMountDevice).Стоит отметить, что поверхностный монтаж на данный момент стал применяться не только в изделиях с малыми габаритами, но и в продукции, где экономия места не требуется.
Поверхностный монтаж - это закрепление и монтаж электронных компонентов специальной конструкции непосредственно на поверхность печатной платы. Главная особенность конструкции таких компонентов - отсутствие штырьковых и длинных планарных выводов. На замену им для присоединения к плате используются металлизированные торцы корпусов компонентов, матрица шариковых выводов на нижней поверхности корпуса компонента или настолько миниатюрные планарные выводы, что они лишь в незначительной мере увеличивают площадь платы.
К основным преимуществам данной технологии относятся:
- повышение плотности монтажа электронных компонентов на плате в 4-6 раз;
- уменьшение габаритов на 60% и снижение веса в 3-5 раз;
- возможность монтажа электронных компонентов с двух сторон платы;
- повышение быстродействия и улучшение электрических характеристик, связанных с длиной выводов электронных компонентов;
- упрощение автоматизации монтажа электронных компонентов на плате, увеличение производительности процесса в десятки раз;
- снижение стоимости монтажа печатных узлов вследствие уменьшения трудоемкости и использования меньшего числа простых плат с меньшими размерами и числом слоев;
- повышение виброустойчивости и вибропрочности печатных узлов в 2 раза;
- повышенная способность отвода тепла от кристаллов интегральных схем, что очень важно для безотказной работы аппаратуры;
- оборудование для технологий поверхностного монтажа проще, надежнее, обладает несравненно большей производительностью и требует в два раза меньше производственных площадей по сравнению с оборудованием для монтажа в отверстия.
К недостатками метода поверхностного монтажа относят:
- ниже ремонтопригодность устройства;
-высокие начальные затраты (связанные с установкой и настройкой автоматов, а также с более сложным созданием опытных образцов).
При компоновке элементов особое внимание необходимо уделить катушке. Катушки индуктивности массового производства по номенклатуре и объему представлены на рынке существенно в меньшей степени, чем конденсаторы. В связи с этим выбор катушки будет проводится первым, и максимально возможный процент допуска выделим для индуктивности.
Анализ литературных источников показывает, что номинальные значения SMDкатушек индуктивности различных производителей в основном принадлежат ряду Е12, который состоит из следующих значащих чисел: 1,0; 1,2; 1,5; 1,8; 2,2;.2,7; 3,3; 3,9; 4,7; 5,6; 6,8; 8,2 и могут иметь допуск на номинальное значение в основном ± 10 %, реже ± 5 % и очень редко встречаются катушки с допуском ± 2 %.
Расчетное значение индуктивности катушки как правило не совпадает с каким-либо номинальным значениемLн. В случае незначительной разницы между расчетным и ближайшим номинальным значениями можно использовать катушку с этим номинальным значением как искомую.В нашем случае расчетное значение индуктивности равняется Lp= 7,2•10-6 Гн = 7,2мкГн. Ближайшее номинальное значение индуктивности 6,8 мкГн.
Допуск на индуктивность для расчетного значения возьмем равный 10 % и рассчитаем допуск на индуктивность для номинального значения в% по формуле
(6)
Расположение катушек индуктивности на печатной плате должно быть таковым, чтобы свести к минимуму их взаимное влияние через взаимодействие магнитных потоков этих катушек. Минимальное взаимодействие катушек будет в том случае, когда их магнитные потоки перпендикулярны. То есть перпендикулярная последовательность катушек будет наиболее верна.
Параллельно к индуктивности ставим емкость. Расчетное значение емкости конденсаторов как правило не совпадает с каким либо номинальным значениемСн. SMDконденсаторы по номенклатуре и объему достаточно широко представлены на рынке товаров. Расчетное значение емкости равняется 80 пФ.
В случае незначительной разницы между расчетным и ближайшим номинальным значениями можно использовать конденсатор с этим номинальным значением как искомый, однако, аналогов для данного расчетного значения емкости в номинальной ряду не имеется. В этом случае конденсатор реализуется путем комбинации из последовательно или параллельного соединения двух конденсаторов. В моем случае искомый конденсатор будет составлен из двух параллельно соединенных конденсаторов фирмы Murata с номинальными емкостями 12 пФ и 68 пФ и допусками 2 %.
3. Конструктивный расчет
В проектируемой линии задержки число звеньев n= 50. Индуктивность одного звена составляет 6,8 мкГн. Параллельно индуктивности ставим конденсаторы 12 пФ и 68 пФ. Таким образом, проектируемая линия задержки представляет собой 50 последовательно соединенных звеньев. В техническом задании размеры печатной платы не более 30х30х20 мм. Рассчитаем площадь, занимаемую элементами L и C. В качестве индуктивности будет использоваться катушка Viking - NL05JT6R8 (2?1,25?1,2 мм, размеры контактных площадок 1,14?1,25), с точностью 5 %. Более удобные для восприятия данные представлены на рисунке 1.
Рисунок 1 - Контактная площадка для катушки
Таким образом, площадь индуктивности в одном звене, мм2
SL= 3,175 • 1,25 = 3,97.
В качестве емкостей используем конденсаторы Murata -GRM1885C1H680FA01D и Murata-GRM1885C1H120FA01D(1,6 ? 0,8 ? 0,9 мм, размеры контактных площадок 0,89 ? 1,016 мм), с точностью 2 % .
Более удобные для восприятия данные представлены на рисунке 2.
Рисунок 2 - Контактные площадки для конденсатора
Площадь емкостей в одном звене, мм2
SC = 1,016 • 2,415 • 2 = 4,91.
В таком случае занимаемая площадь одного звена печатной платы, мм2
Sзв= 3,97 + 4,91 = 8,88.
Общая площадь элементов линии задержки с учетом 50 звеньев, мм2
Sобщ= 8,88 • 50 + 3,97 • 2 =451,94.
Для обеспечения электрического контакта изделия с остальной схемой должны быть предусмотрены контактные устройства. Их будет 4 по углам платы. Дли них используется лист латуни толщиной 0,5 мм. Из него вырезается полоса шириной 2 мм с разрешенным полем допуска от -0,1 до -0,2 мм. Далее методом гибки получают форме и покрывают припоем. Эскиз контакта представлен на рисунке 3.
Рисунок 3 - Контакт для печатной платы
Для каждого контакта подразумевается наличие двух отверстий с размерами 0,5 ? 2 мм каждый с полем допуска от +0,2 доминус 0,1. На рисунке 4 представлен эскиз расположения контактных отверстий с более подробными характеристиками.
Рисунок 4 - Расположение контактных отверстий на печатной плате
Установка и фиксация контактов на печатной плате производится путем вставки контакта в печатную плату и его дальнейшего загиба. Визуально этот процесс представлен на рисунке 5.
Рисунок 5 - Установка и фиксация контакта в печатной плате
Площадь контактной площадки на поверхности монтажа, мм2
Sк = 4,25 • 3 = 12,75.
Таким образом, площадь всех контактных площадок на поверхности монтажа, мм2
Sко= 12,75 • 4 = 51.
Площадь всей поверхности монтажа, учитывая размеры, данные в техническом задании, то есть 30 х 30 х 20 мм, рассчитывается, мм2
S = 30 • 30 = 900.
Площадь занимаемая всеми элементами на плате, мм2
SЭ = 451,94 + 51 = 502,94.
Площадь занимаемой поверхности с учетом коэффициента заполнения 1,5, мм2
SРП = 502,94 • 1,5 = 754,41.
Таким образом, S ? SРП, а значит, все элементы можно разместить без использования двухсторонней печатной платы.
4. Выбор и обоснование материалов
Для изготовления печатной платы используется стеклотекстолит, толщиной 1 мм, облицованный с одной стороны медной оксидированной фольгой ГОСТ 10316-78. Основным критерием выбора данного материала послужило то, что он обладает хорошей стабильностью электрических свойств при высокой влажности, высокой механической прочностью. Ко всему прочему стеклотекстолит широко используется для изготовления печатных плат с поверхностным монтажом компонентов.
В качестве материала для контакта выбираем латунную полосу Л63 ГОСТ 12920-67, так как она обладает достаточной прочностью и отлично обрабатывается давлением, применяется для изготовления деталей холодной листовой штамповкой и глубокой вытяжкой. Латунь Л63 используется для изготовления крепежных деталей. Покрываем латунную полосу материалом О-Ви ГОСТ 9073-77, именно это покрытие обеспечивает наилучшую коррозионную стойкость.
Для защиты поверхности изделия от воздействия внешней среды применяем лак МЛ-92 ГОСТ 15865-70. Для наилучшей защиты изделие покрыть в 2-3 слоя.
Пайка производится припоем ПОС- 61ГОСТ 21931-76.
5.Методика контроля основных электрических параметров
Контроль основных электрических параметров производится на двух этапах: на этапе проектирования и на этапе производства. На первом этапе проектирования производится контроль измерения времени задержки tз и длительность фронта фф. Время задержки должно быть равным 0.5 мкс с допуском ±10%.
Измерение этих параметров производится на стенде, приведенном на рисунке 6. В его состав входят генератор 1 импульсных сигналов, исследуемая линия задержки 2 и двухлучевой осциллограф 3. Импульс с выхода генератора 1 попадает на вход линии 2 и первый вход осциллографа 3. Синхронизация осциллографа осуществляется импульсом, поступающим с выхода генератора. Формирование радиоимпульсов производится путем импульсной модуляции сигналов, поступающих с выхода ГСС типа Г4-103, входящего в состав стенда.
Рисунок 6 - Структурная схема стенда для проверки параметров печатной платы
На втором этапе проверки мы проводим проверку всех размеров нашего изделия. В связи с тем, что в техническом задании тип производства указан как единичный, использовать калибровочные стенды нецелесообразно. В связи с этим для проверки будет использоваться достаточно распространенный в обиходе инструмент, называемый штангенциркулем.
Заключение
В данном курсовом проекте была разработана и спроектирована линия задержки для малогабаритной аппаратуры. При расчётах параметров и выборе элементов для линии задержки были учтены все габаритные и эксплуатационные особенности конструкции.
Выбор материалов проводился согласно ГОСТам, исходя из экономической целесообразности в условиях единичного производства. Все выбранные материалы отвечают техническим требованиям изделия с учётом представленной в техническом задании 2 группы эксплуатации.
В ходе проектирования линии задержки были получены знания по разработке печатных плат в целом и методам и особенностям расположения элементов наподобного рода изделиях в отдельности.
В ходе курсового проектирования использовалась система моделирования COMPAS-3DV-13.
Список литературы
1. Баев Е.Ф. Миниатюрные электрические линии задержки / Е.Ф. Баев, Е.И. Бурылин. - М.: Сов.радио, 1977.- 248 с.
2. Бокунаев А.А. Справочная книга радиолюбителя-конструктора/А.А. Бокуняев, Н.М. Борисов, Р.Г. Варламов и др.; Под ред. Н.И. Чистякова.-М.: Радио и связь, 1990.- 624 с.: ил
3. Захарьящев Л.И. Конструирование линий задержки / Л.И. Захарьящев. - М.: Сов.радио, 1972.- 192 с.
4. Покровский Ф.Н. Материалы и компоненты радиоэлектронных устройств / Ф.Н. Покровский.- М.: Горячая линия - Телеком, 2005. - 350 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Электрические линии задержки: понятие и функциональные особенности, внутренняя структура и принцип действия. Методика разработки многоотводной линии задержки на поверхностных акустических волнах с заданными характеристиками, анализ эффективности.
курсовая работа [96,3 K], добавлен 12.06.2013Действие параметров периодического сигнала на амплитудно-частотный и фазочастотный спектры периодического сигнала. Спектр периодической последовательности прямоугольных видеоимпульсов. Влияние изменения времени задержки на спектр периодического сигнала.
лабораторная работа [627,1 K], добавлен 11.12.2022Схематический план станции с осигналиванием, маршрутизация передвижений по ней. Электрическая схема управления станционным сигналом. Оборудование сигнальных установок автоблокировки. Расчет длин участков приближения и времени задержки закрытия переезда.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 08.06.2014Шкала напряжений для сетей и приемников. Сооружение линии электропередачи переменного тока. Компенсация параметров длинной линии. Электропередача с заземленной точкой у конца. Общее понятие о подстанциях. Открытые и закрытые распределительные устройства.
лекция [73,9 K], добавлен 14.08.2013Назначение и преимущества использования коаксиальной линии передач. Электрические свойства полосковых линий; их разновидности. Схематическое изображение прямоугольного, круглого и коаксиального волноводов; определение их достоинств и недостатков.
отчет по практике [593,3 K], добавлен 23.08.2014Уравнения линии с распределенными параметрами. Эффект непрерывного изменения тока и электрического напряжения вдоль линии. Продольное активное сопротивление единицы длины линии. Применение законов Кирхгофа. Линии синусоидального тока без потерь.
реферат [801,3 K], добавлен 21.12.2013Знакомство с моделью двухпроводной линии передачи. Характеристика цепей с распределенными параметрами. Рассмотрение способов решения телеграфных уравнений. Особенности линий передачи электрических сигналов. Анализ эквивалентной схемы участка линии.
презентация [192,5 K], добавлен 20.02.2014Представление линии 500 кВ четырехполюсником, нахождение обобщенных постоянных с учетом и без учета потерь в линии. Определение параметров схемы замещения линии. Выбор мощности реактора по условиям выравнивания напряжения в режиме холостого хода линии.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 29.03.2017Основные понятия и определения систем передачи дискретных сообщений. Сигнальные созвездия при АФМ и квадратурная АМ. Спектральные характеристики сигналов с АФМ. Модулятор и демодулятор сигналов, помехоустойчивость когерентного приема сигналов с АФМ.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 09.07.2013Решение задач методом с применением законов Кирхгофа. Проверка теоремы об эквивалентном генераторе. Нормированная граничная частота полосы задержки. Рабочее ослабление фильтра низких частот на разных частотах. Активный и пассивный двухполюсники.
лабораторная работа [708,0 K], добавлен 29.06.2012