Разработка конструкции цифрового синтезатора частотно–модулированных сигналов (стр. 5 из 15)
j = S = XiYjT + YjT*2
где S – код суммирования, Xi – константа, записанная в блоке постоянного запоминания, Т – номер тактового импульса.
Устройство работает следующим образом. На адресные входы 8 – 1, 23, 22, 19/DD5, DD6 из управляющей э.в.м. поступает адрес выборки Xi и на входы 8 – 23/DD11 – код Yj, которые определяют частотусинтезиркемого сигнала; код коэффициента деления счетчика Dk – на входы 3 - 6/DD4. При поступлении импульса запуска на входы 2, 10/DD2 ждущих мультивибраторов, собраных на элементах DD2.1, DD2.2 и DD3, формируются импульсы записиотрицательной полярности, которые поступают на входы 9/DD7 – DD10 и 2/DD7 – DD10 счетчика частоты, при этом 16 – разрядный код Yj – в регистр Yj умножителя кодов DD11, а 4 – разрядный код Dk – в счетчик с предварительной установкой DD4.
Затем с каждым тактовым импульсом Т выходной код счетчика частоты обновляется по формуле:
П = XY = (Xi + T)Yj
а код произведения будет изменяться по формуле:
S = ПТ = (Xi + T)YjT = XiYjT + YjT*2
При постоянных коэффициентах это соответствует линейному закону изменения частоты. Цифровой синтезатор с быстрой перестройкой рабочей частоты может быть использован в составе передающих и приемных устройств для повышения помехозащищенности, скрытности и надежности систем к.в.- и у.к.в. – связи.
3.2 Выбор и обоснование элементной базы
При проектировании цифрового синтезатора частотно – модулированных сигналов одним из самых важных этапов является выбор типов элементов, входящих в конструкцию. Правильно выбранная элементная база позволит обеспечить надежное функционирование составных частей и всего изделия в целом; снизить вероятность возникновения помех из-за несогласованности входов одних элементов с выходами других ; получить высокие эксплуатационные характеристики; уменьшить энергопотребление за счет применения элементов, изготовленных по передовым технологиям; добиться лучших массогабаритных показателей; повысить ремонтопригодность аппаратуры; расширить технические возможности разрабатываемой аппаратуры.
В общем случае критерием выбора электрорадиоэлементов (ЭРЭ) является соответствие технологических и эксплуатационных характеристик ЭРЭ заданным условиям эксплуатации.
Основными параметрами при выборе ЭРЭ являются:
1) технические параметры ЭРЭ:
- номинальные значения параметров ЭРЭ согласно схеме электрической принципиальной;
- допустимые рабочие напряжения;
- допустимые рассеиваемые мощности;
- диапазон рабочих частот;
- коэффициент электрической нагрузки;
2) эксплуатационные параметры:
- диапазон рабочих температур;
- относительная влажность воздуха;
- давление окружающей среды;
- вибрационные и ударные нагрузки.
Дополнительными критериями выбора ЭРЭ являются: надежность, унификация ЭРЭ, масса и габариты, стоимость. Выбор элементной базы по вышеназванным критериям позволит обеспечить стабильную работу на протяжении всего срока службы изделия.
Проведем сравнительную оценку заданных условий эксплуатации и допустимых эксплутационных параметров радиоэлементов, используемых в разрабатываемом синтезаторе частотно – модулированных сигналов.
Мы имеем следующие данные об условиях эксплуатации конденсаторов следующего типа:
К53-1А - конденсаторы оксидные алюминиевые полярные с фольговыми обкладками. Предназначены для работы в цепях постоянного и пульсирующих токов - интервал температур -20 ...+70 0С;
- относительная влажность при +40 0С до 98 % ;
- давление 6,6 ... 2942 гПа.
Сопоставляя условия эксплуатации прибора и условия эксплуатации предлагаемых типов конденсаторов, заключаем, что данные типы пригодны для эксплуатации устройства.
Мы имеем следующие характеристики используемых резисторов:
МЛТ:
- номинальная мощность 0,125 и 0,25 Вт;
- диапазон номинальных сопротивлений
;- масса 0,15 г;
- уровень собственных шумов 1, 5
;-температура окружающей среды при нормальной электрической нагрузке от -60 до +70
;-относительная влажность воздуха при температуре
до 98 %;- пониженное атмосферное давление до 133 Па;
- предельное рабочее напряжение постоянного и переменного тока 200 В;
- минимальная наработка 25000 ч;
- срок сохраняемости 25 лет.
Условия эксплуатации выбранных резисторов совпадают с условиями эксплуатации проектируемого прибора, следовательно эти элементы пригодны для применения.
Если рассматривать выбранные для синтезатора микросхемы, то можно убедиться, что и они полностью подходят к устройству.
Таким образом, применение в измерителе углов смещения современной новейшей базы позволяет получить более высокие показатели компоновки, надёжности, энергопотребления, а следовательно, и снижение температурных режимов, что выгодно как с конструкторской точки зрения, так и с экономической. Применение новой современной базы позволят использовать высокоэффективные техпроцессы.
Не менее важным этапом в проектировании является выбор материалов несущих конструкций и деталей. Однако выбор материала является сложной задачей, так как в большинстве случаев деталь можно изготовить либо из однородного материала, либо из сложной их совокупности.
Правильный выбор материала может быть сделан на основании анализа функционального назначения детали, условий ее эксплуатации и технологических показателей, с учетом следующих факторов:
1) Материал определяет способность детали выполнять рабочие функции в изделии и противостоять действию климатических и механических воздействий;
2) Материал определяет технологические характеристики детали;
3) От свойств материала зависит точность изготовления детали;
4) Материал влияет на габариты и массу прибора;
5) Материал оказывает влияние на эксплуатационные характеристики детали, на ее надежность и долговечность.
Исходя из вышеперечисленных факторов, для корпуса цифрового синтезатора частотно – модулированных сигналов выбран материал-дюралюминий Д16. Этот выбор можно объяснить тем, что данный материал удовлетворяет требованиям достаточной прочности и жесткости, а также дает весомый выигрыш в массе по сравнению с другими металлическими материалами.
В качестве материала для печатной платы используем стеклотекстолит. Фольгированный стеклотекстолит представляет собой слоистый прессованный материал, пропитанный терсореактивным связующим и облицованный с одной из двух сторон медной электролитической оксидированной или гальваностойкой фольгой. Стеклотекстолит марки СФ -2 - 35-1.5 ГОСТ 10316-78. Толщина материала с фольгой составляет 1.5мм, толщина фольги 35 мкм. Фольгированный стеклотекстолит представляет собой спресованные слои стеклоткани, пропитанные эпокалфенольной смолой с содержанием смолы 40%, применяется для ОПП и ДПП.
В качестве припоя используется ПОС-61 ГОСТ 21931-76. Припой представляет собой сплав олова 60% и свинца 40%, применяемый в качестве связующего вещества при пайке ЭРЭ на печатную плату, а также для внутриблочной пайки соединений. Температура плавления припоя ПОС-61 составляет 190
.После сборки и пайки платы устройства для защиты от влаги и пыли ее защищают с помощью лака УР 231.
Все выше перечисленные качества позволяют разработать высококачественные, конкурентноспособные.
3.3 Предварительная компоновка устройства
Широкое распространение в практике конструирования получила плоская компоновка, когда интегральные микросхемы (ИМС) и электрорадиоэлементы (ЭРЭ) устанавливаются в плоскости платы. Для плоской компоновки характерна малая высота установки ИМС и ЭРЭ по сравнению с длиной и шириной платы. Простота выполнения монтажных работ, легкость доступа к компонентам и монтажу, улучшенный теплоотвод являются основными преимуществами плоской компоновки. Для исключения влияния на схему помех по электропитанию на плату совместно с микросхемами устанавливают развязывающие конденсаторы.
При размещении компонентов на плате реализуемая электронная схема разбивается на функционально связанные группы. Затем производится размещение компонентов каждой группы. Группы компонентов, имеющие наибольшее число внешних связей, размещаются вблизи соединителя. Группа с наибольшим числом связей с уже размещенной на плате группой компонентов располагается рядом и т.д. При размещении стараются обеспечить равномерное распределение масс компонентов по поверхности платы, минимальные длины связей, максимальную помехозащищенность [5]. Руководствуясь выше перечисленными правилами расположим память ближе к регистру памяти, который объединен с накопителем, регистры –ближе к шине, чтоб обеспечить минимальную длину связей данной функциональной группы. ЦАП – ближе к разъему, тем самым максимально уменьшим длину связей, по которым передается цифровой сигнал и избежим излишних помех.
От правильного расположения корпусов микросхем на печатных платах зависят габариты, надежность работы, помехоустойчивость платы. Чем плотнее будут располагаться корпуса микросхем на плоскости печатных плат, тем сложнее автоматизировать их монтаж, тем более жестким будет температурный режим их работы, тем больший уровень помех будет наводиться в сигнальных связях. И наоборот, чем больше расстояние между микросхемами, тем менее эффективно используется площадь платы, тем больше длина связей. Поэтому при установке микросхем на печатные платы следует учитывать все последствия выбора того или иного варианта их размещения.