Анализ схемы звукового переключателя
ЗВУКОВОЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по выполнению лабораторно-практической работы № 1
по дисциплине:
Основы конструирования и технологии производства РЭС
КАЗАНЬ 2014
Цель работы: в первой части работы я познакомилась с методикой проведения звукового переключателя, выбором элементной базы; во второй части я познакомилась с порядком разработки, выполнения и правилами оформления конструкторской документации с использованием программных средств.
АНАЛИЗ СХЕМЫ ЗВУКОВОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ
Проводится для выяснения возможности конструктивного исполнения или компановки с учетом ограничений (тепловых, электрических, магнитных и электромагнитных взаимовлияний).
При анализе необходимо определить:
- тип функционального узла, а также принцип его работы;
- параметры, влияющие на компановку электро радиоизделия (ЭРИ), конструкцию узла печатной платы, в частности, диапазон рабочих частот, быстродействие, большая рассеиваемая мощность, коэффициент усиления, высокая чувствительность, величины действующих напряжений и токов;
- типы электрических цепей;
- путь распространения полезного сигнала;
- ЭРИ, чувствительные к внешним помехам;
- пути возможных паразитных связей и наводок;
- допустимые уровни токов и напряжений сигнала помехи на входах;
- напряжение и силу тока источников электропитания;
- уровни логических нулей и единиц в цифровых устройствах.
МЕТОДИКА. Проведем анализ схемы звукового переключателя
Звуковые сигналы принимаются микрофоном, в качестве которого может служить любой кристаллический микрофонный капсюль. Звук хлопка ладоней обычно громче, чем любой другой звук, который может возникнуть в жилом помещении, и такой звук обычно имеет более широкий спектр колебаний. Транзистор VT1 усиливает сигналы, микрофона, уровень которых составляет несколько милливольт. Емкости конденсаторов С1 и С2 выбираются относительно небольшими, чтобы не допустить усиления на более низких частотах. Большинство резисторов, используемых в этом каскаде, обладают большим сопротивлением, чем резисторы, которые обычно применяются для схем такого типа. Это повышает входное сопротивление устройства. Что обеспечивает согласование входных цепей усилительного каскада с микрофоном. При этом повышается и выходное сопротивление каскада, однако это не имеет существенного значения, так как КМОП-микросхема, управляемая выходным сигналом этого каскада, имеет более высокое входное сопротивление. Выходной сигнал усилительного каскада, значение которого при резком хлопке составляет от 1 до 3 В, через конденсатор С3 поступает на входы КМОП- микросхемы. Кроме этого сигнала на входы микросхемы через переменный резистор RP1, используемый для регулировки чувствительности схемы, подается постоянное напряжение. Переменный резистор можно настроить таким образом, что уровни сигналов на входах микросхемы будут близки к пороговому напряжению срабатывания. Таким образом, входной сигнал КМОП- микросхемы состоит из постоянной составляющей и наложенной на нее переменной составляющей сигнала, поступающего с коллектора транзистора VT1. Если амплитуда положительного сигнала превышает входное пороговое напряжение микросхемы, переключатель срабатывает.
Постоянный (рабочий) ток микросхемы сравнительно небольшой (около 0,3 мА при напряжении питания 9 В), и поэтому данную схему можно использовать в устройствах с питанием от батареек. Однако для создания источника питания от сети переменного тока в схеме дополнительно используются два диода VD1 и VD2, предназначенные для выпрямления переменного напряжения, снимаемого с выхода небольшого трансформатора с выводом от средней точки. Тиристор, на управляющий электрод которого подается сигнал с эмиттера транзистора VT2, через ограничительный резистор подключает и отключает электрическую сеть.
Рисунок 1. Схема звукового переключателя
ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ
При анализе элементной базы изучают:
- совместимость интегральных микросхем (ИМС), электрорадиоэлементов (ЭРЭ) и поверхностно монтируемых компонентов (ПМК) по электрическим, конструктивным, электромагнитным, тепловым и др. параметрам, а также по условиям эксплуатации;
- совместимость ЭРИ и ПМК по надежности;
- соответствие ЭРИ и ПМК условиям эксплуатации, хранения, транспортировки, указанным в исходных данных на проектирование
В состав звукового переключателя схемы (Рисунок 1) входят следующие компоненты:
Таблица 1. Перечень электро радиокомпонентов
| Элемент | Обозначение | Номинал | Размерность |
| резистор | RP1 (переменный) | МОм | |
| резистор | R1, R3 | МОм | |
| резистор | R2 | 4,7 | МОм |
| резистор | R4 | кОм | |
| резистор | R5 | кОм | |
| резистор | R6 | МОм | |
| резистор | R7 | Ом, 1Вт | |
| конденсатор | С1 | 0,01 | мкФ |
| конденсатор | C2, C3, С4 | 0,1 | мкФ |
| конденсатор | С5 (электролитический) | мкФ, 25В | |
| диоды | VD1, VD2 | ||
| транзисторы | VT1, VT2 | ||
| микросхема | D1 |
Таблица 2. Перечень электро радиокомпонентов
| Наименование | Обозначение | Вид | Установленный разиер | № количество | SE,мм2 | ||
| XU,мм | YU,мм | ZU,мм | |||||
| резистор | RP1 (переменный) | P1-25 | 2,45 | 6,2 | 15,19 | ||
| резистор | R1, R3 | MO-25 | 5,5 | ||||
| резистор | R2 | P1-40 | 8,8 | 18,5 | 162,8 | ||
| резистор | R4 | _ | 5,25 | ||||
| резистор | R5 | - | 5,25 | ||||
| резистор | R6 | C2-29B | 1,6 | 3,1 | 4,96 | ||
| резистор | R7 | C1-4 | 0,54 | 5,8 | 2,2 | 3,132 | |
| конденсатор | С1 | _ | 38,5 | ||||
| конденсатор | C2, C3, C4 | ||||||
| конденсатор | С5 (электролитический) | C-EL | - | 6,3 | 6,3 | ||
| диоды | VD1, VD2 | 1N4007 (КД223, КД220Г) | 3,8 | 30,4 | |||
| транзистор | VT1, VT2 | BC 184L(КТ3102Д) | 4,95 | 5,3 | 13,5 | 26,235 | |
| микросхема | D1 | CD4011B(564ЛА7) | 1,97 | 7,3 | 14,381 |
По конструктивному оформлению все ЭРИ различают:
- корпусные с планарными выводами, лежащими в плоскости основания корпуса, с осевыми и штыревыми, перпендикулярными основанию;
- корпусные без выводов, с укороченными планарными выводами, уходящими под корпус, в виде матрицы шариковых выводов из припоя и др.
- бескорпусные ЭРЭ и ИС.
По конструктивно-технологическому признаку все корпуса подразделяются на металлостеклянные, керамические, пластмассовые, металлополимерные.
Элементы выбираем исходя из функционального назначения, заданных параметров и условий эксплуатации печатного узла.
Исходными данными для подбора элементной базы являются диапазон температур, в которых будет работать устройство, наименьшие габариты, вес и доступность.
Микросхема D1 CD 4011В(К564ЛА7)
К564ЛА7 – четыре логических элемента 2И-НЕ. Основные электрические параметры при температуре (25 ± 5)°С:
- Выходное напряжение низкого уровня – не более 0,01В;
- Выходное напряжение высокого уровня – не менее 9,99В;
- Входной ток низкого уровня и высокого уровня – не более 0,05 мкА;
- Выходной ток низкого уровня при: Uо=0,5 В – не менее 0,45мА;
- Выходной ток высокого уровня при: Uо=9,5 В – не более 20,55 мА;
- Ток потребления выходного напряжения низкого уровня и высокого уровня - не более 0,10 мкА;
- Время задержки распространения сигнала при включении и выключении при: СL = 50 пФ – не более 80 нс;
Остальной режим измерения при: Ucc = 10 В; UIH = 10 В; UIL = 0.
Резисторы RP1
Резистор R1
Резистор R2
Резисторы R4,R5,R8,R9
Резистор R6
Резистор R7
Конденсаторы С1, С2, С3
Конденсаторы С4
Диоды VD1,VD2,VD3,VD4 1N914(КД521А)
Транзистор VT1 BC184L(KT3102Д)
Транзистор VT2 BC214L(KT3107Б,КТ3107И)
Транзистор VT3 BFX29(KT933Б,КТ644А)
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Рисунок 2. Пример оформления схемы звукового переключателя
Рисунок 3. Пример оформления перечня элементов
Список литературы
1. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги (тома по сериям). Справочник. – М.: РадиоСофт. 2008.
2. Акимов Н.Н., Ващуков Е.П. и др. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник. – Минск: Беларусь. 1994.
3. Сидоров И.Н., Скорняков С.В. Трансформаторы бытовой РЭА. Справочник. – М.: Радио и связь, 1994
4. Общие требования и порядок оформления конструкторской документации. Методические указания по выполнению лабораторно – практических работ. /Гайнуллина Н.Р. Рукопись. Кафедра НТвЭ КНИТУ-КАИ 2014 г.