Электроника и схемотехника

2 курс 2 семестр
3 курс 1 семестр
Аватара пользователя
Артём Мамзиков
Admin
Сообщения: 274
Зарегистрирован: Вс фев 17, 2019 17:47
Репутация: 4
Откуда: Вологодская область
Контактная информация:

Электроника и схемотехника

Сообщение Артём Мамзиков » Пн апр 01, 2019 18:01 #1

В разделе первый семестр Сделать 5 тестов и курсовой проект не более 18 страниц количество контуров до 5, хватит можно 3
Можно использовать программу Electronics Workbench Multisim v8.2.12.SP1
ссылка на архив 500руб
Содержимое архива
electrotexarx.jpg
Содержимое архива
7 вариант
Содержание
Введение 3
Техническое задание 6
Расчет принципиальной схемы и выбор компонентов 8
Расчет схемы четвертого порядка. 8
Заключение 15
Список использованных источников информации 16

Введение
Электрический фильтр – линейная цепь, пропускающая колебания одних частот с малым ослаблением, а колебания других частот – с большим ослаблением. Полосу частот, в которой ослабление мало, называют полосой пропускания, а полосу частот, в которой ослабление сигнала велико: полосой задерживания. Между полосами пропускания и ослабления располагается небольшой частотный интервал, в котором никаких особых требований к ослаблению фильтра не предъявляется. В зависимости от расположения полос пропускания и задерживания различают фильтры нижних частот (ФНЧ), верхних частот (ФВЧ), полосовые (ПФ) и режекторные или полосно-заграждающие (РФ).
По виду характеристики ослабления различают фильтры: Баттерворта (гладкая характеристика в полосе пропускания), Чебышева (равноволновая характеристика в полосе пропускания), инверсные Чебышева (равноволновая характеристика в полосе задерживания) и эллиптические (равноволновая характеристика в полосе задерживания и пропускания) – образующие четыре наиболее известных класса фильтров.
Фильтрами с характеристиками Баттерворта называют фильтры, у которых в ФНЧ при нулевой частоте ослабление равно 0, в полосе пропускания она монотонно увеличивается, на граничной частоте достигает заданного ослабления (как правило, 3 дБ), а затем в полосе непропускания монотонно возрастает. Чем больше звеньев имеет фильтр, т. е. чем выше его порядок, тем круче идет характеристика в полосе задерживания.
Фильтрами Чебышева называют фильтры, у которых характеристика ослабления в полосе пропускания имеет колебательный характер с амплитудой, не превышающей (как правило, 0,1 - 3дБ), а в полосе задерживания – монотонно возрастающей с крутизной, большей, чем у фильтра Баттерворта такого же порядка. Чем больше амплитуда ослабления в полосе пропускания, тем круче идет характеристика в полосе задерживания и наоборот. Если выбрать параметры, при которых колебания в полосе пропускания прекращаются, то фильтр Чебышева превращается в фильтр Баттерворта. Число экстремальных точек в полосе пропускания у фильтров Чебышева равно порядку фильтра, т. е. числу реактивных элементов в нем.
Фильтры могут быть выполнены из индуктивностей и емкостей (пассивные LC-фильтры), на базе активных элементов (ARC-фильтры), с использованием кварцевых резонаторов, на поверхностных акустических волнах и т. д.
Пассивные фильтры не подходят для работы в низкочастотном диапазоне вследствие того, что параметры катушек индуктивности становятся неудовлетворительными из-за их больших размеров и значительного отклонения рабочих характеристик от идеальных. Кроме того, катушки индуктивности плохо приспособлены для интегрального исполнения.
По конфигурации схем пассивные фильтры делятся на лестничные и мостовые.
Порядком пассивного фильтра называют число, равное количеству реактивных элементов в фильтрах нижних или верхних частот.
ARC – фильтры предназначены для тех же целей, что и LC – фильтры, но выполняются на другой элементной базе: индуктивности в этих схемах отсутствуют, но содержатся активные элементы, например, в виде гираторов, усилителей. В данной работе в качестве активного элемента используется операционный усилитель (ОУ).
В инженерной практике часто говорят не об ослаблении, а о амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) электронных устройств (ослабление и АЧХ связаны между собой знаком минус). АЧХ фильтра можно получить, рассмотрев его операторную передаточную функцию:
electrotex1.jpg
1
Операторная передаточная функция реализуемого фильтра представляет собой отношение полиномов, а коэффициенты а и b – вещественные постоянные величины.
Степень полинома знаменателя n определяет порядок фильтра. Реальные АЧХ лучше (более близки к идеальным) для фильтров более высокого порядка. Однако повышение порядка связано с усложнением схем и более высокой стоимостью. Таким образом, один из аспектов разработки фильтров связан с получением реализуемой характеристики, аппроксимирующей с заданной степенью точности идеальную характеристику при наименьших затратах.

Техническое задание
1. Спроектировать активный фильтр по исходным данным. В соответствии с заданными параметрами и типом фильтра рассчитать его передаточную функцию. Составить принципиальную электрическую схему. При выборе элементов схемы руководствоваться библиотеками элементов пакета Multisim 8.0 фирмы National Instruments.
2. Выбрать реальные компоненты для создания схемы. Оформить принципиальную электрическую схему фильтра в виде чертежа в соответствии с действующими стандартами.
3. Собрать модель фильтра в пакете Multisim 8.0. Проверить его работоспособность при синусоидальных входных сигналах. Определить частоту среза и коэффициент усиления в полосе пропускания. Полученные значения не должны отличаться от заданных более, чем на 5%. Зарисовать осциллограммы сигналов при частотах ƒ=0,1 ƒ0, ƒ0,10ƒ0. Определить диапазон изменения амплитуды входного сигнала, в котором фильтр работоспособен.
4. Используя построитель частотных характеристик (Bode Plotter), построить в Multisim АЧХ и ФЧХ фильтра в логарифмическом масштабе. Определить неравномерность частотной характеристики фильтра. Сравнить результаты с теоретическими данными, соответствующими заданному типу фильтра.
5. Используя функциональный генератор Function Generator в режиме генерации прямоугольных импульсов и осциллограф, построить переходную характеристику фильтра. Определить время переходного процесса на выходе фильтра и перерегулирование. Объяснить результаты.
6. Исследовать работу фильтра при треугольном входном сигнале с частотой, находящейся в полосе пропускания фильтра. Вариант 07 (таблица 1)
electrotex2.jpg
2
Исходные данные:
- тип фильтра – фильтр высокой частоты (ФВЧ);
- метод оптимизации фильтра – фильтр Чебышева с неравномерностью 1 дб;
- частота среза фильтрп Fo (Гц) - 2110 кГц
- коэффициент усиления фильтра в полосе пропускания К0=28,2;
- схема первого порядка – на основе инвертирующего усилителя (рис.1).
- схема второго порядка – схема Рауха (рис.2);
electrotex3.jpg
3
electrotex3.jpg (10.38 КБ) 651 просмотр
Рисунок 1 – На основе инвертирующего усилителя первого порядка
Передаточная функция фильтра имеет вид:
electrotex4.jpg
4
Расчет принципиальной схемы и выбор компонентов
Реализацию активного фильтра осуществим на основе каскадной схемы с использованием типовых звеньев.
Принимаем порядок ФВЧ п=3. Так как порядок фильтра нечётный, то схема будет состоять из одного звена второго порядка и одного звена первого порядка.
При проектировании заданного фильтра используем метод каскадной реализации ARC звеньев. Схема ARC-звена ФВЧ, где в качестве активного элемента используется усилитель с конечным усилением К.
ФВЧ второго порядка на основе операционного усилителя может быть
построен также по схеме Рауха (рисунок 2).
Расчет схемы третьего порядка.
Реализацию активного фильтра осуществим на основе каскадной схемы с использованием типовых звеньев.

Рассчитываем параметры 1-го звена ФВЧ второго порядка по схеме Рауха
Передаточная функция фильтра имеет вид:
electrotex5.jpg
5
Находим:
Где C1 имеет произвольное значение. Следовательно, можно выбрать значение емкости C1 (предпочтительно близкое к значению 10/fc мкФ, где fc – частота среза в Гц) и определить номинальное значения емкости C2 и сопротивлений, удовлетворяющее условию
electrotex6.jpg
6
Находим:
electrotex7.jpg
7
Откуда вытекает система уравнений для расчета:
electrotex8.jpg
8
Модель
electrotex9.jpg
9
Рисунок 3 – Модель фильтра
Исследования фильтра проводятся в программе Multisim 8. Исследуется работа с синусоидальными входными сигналами. Анализируется АЧХ и ФЧХ фильтра. Результаты отражены на рисунках 4-10.
electrotex10.jpg
10
Рисунок 4 – Осциллограммы при частоте 1 кГц
Соотношение амплитуд 1.849/0.999=1,850 – меньше заявленного коэффициента усиления.
Сигнал ослабляется.
electrotex11.jpg
11
Рисунок 5 – Осциллограммы при частоте 5 кГц
На частоте среза соотношение амплитуд 26.9/0.999=26.9 –меньше заявленного коэффициента усиления в 1,3 раз что примерно ослабляется в √2. Теоретически сигнал должен ослабится в √2 раз.
electrotex12.jpg
12
Рисунок 6 – Осциллограммы при частоте 50 кГц
electrotex13.jpg
13
Рисунок 7 - АЧХ фильтра.

АЧХ фильтра имеет колебания. Максимальный коэффициент усиления 38,84 дб соответствует заявленному коэффициенту усиления . На частоте среза наблюдается ослабление Дб.
electrotex14.jpg
14
Рисунок 8 – ФЧХ Фильтра

Задержка сигнала в полосе пропускания меняется от 78 до179 градусов
electrotex15.jpg
15
Рисунок 9 - Реакция фильтра на треугольный сигнал 5 kHz.

При прохождении через фильтр треугольного сигнала с частотой, больше частоты среза, сигнал значительно сглаживается из-за фазовых гармоник
electrotex16.jpg
16
Рисунок 10 - Реакция фильтра на прямоугольный сигнал 5 kHz.
Переходный процесс имеет несколько колебаний.

Заключение
При выполнении курсового проекта было выполнено следующее:
- проведено изучение элементарных основ проектирования и расчета активных фильтров;
- Коэффициенты передаточной функции расчета фильтр Чебышева с неравномерностью 1 дб ;
- для разработки схемы фильтра второго порядка использовалась схема Рауха;
- для разработки схемы первого порядка использовалась схема Инвертирующего усилителя.
- выбраны стандартные значения параметров схемы и ОУ;
- приведена схема фильтра и таблица значений параметров его элементов;
- проведена проверка работоспособности спроектированного устройства путем моделирования в программе Multisim 8.

Мною был спроектирован и смоделирован активный фильтр высоких частот 3-го порядка. Результаты моделирования отличаются от результатов расчета с допустимыми погрешностями.

Список использованных источников информации
1. Мошиц Г., Хорн П. Проектирование активных фильтров: Пер. с англ. – М.: Мир, 1984.г.
2. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. – М.: Мир, 1982.г
3. Проектирование активных фильтров. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Основы электроники». – Вологда, ВоГТУ, 2009. г.
4. Проекты дипломные и курсовые. Общие требования и правила оформления расчетно-пояснительной записки. – СТО ВоГТУ 2.7-2006 г.
5. Зааль, Р. Справочник по расчету фильтров. - М. Радио и связь, 1983 г.
6. Методические рекомендации по оформлению выпускных квалификационных работ, курсовых проектов/работ для очной, очно-заочной (вечерней) и заочной форм обучения.- Вологда, ВоГТУ, 2012

Аватара пользователя
Артём Мамзиков
Admin
Сообщения: 274
Зарегистрирован: Вс фев 17, 2019 17:47
Репутация: 4
Откуда: Вологодская область
Контактная информация:

Электроника и схемотехника

Сообщение Артём Мамзиков » Пн апр 01, 2019 18:55 #2

тесты
electrotextest.jpg
тесты

Аватара пользователя
Артём Мамзиков
Admin
Сообщения: 274
Зарегистрирован: Вс фев 17, 2019 17:47
Репутация: 4
Откуда: Вологодская область
Контактная информация:

Электроника и схемотехника

Сообщение Артём Мамзиков » Ср апр 03, 2019 19:13 #3

3 курс 1 семестр
тесты скриншоты
electrosxemotextest.jpg
тесты скрины
Архив 250 руб
Содержимое архива
electrosxemotexarx.jpg
Содержимое архива
Контрольная

ВВЕДЕНИЕ
В классическом варианте IBM-совместимый персональный компьютер состоит из системного блока, монитора, клавиатуры, мыши и имеет возможность подключения различных периферийных устройств. Системный блок включает в себя: корпус в котором находятся: материнская или системная плата, видеосистема, аудиосистема, дисковые накопители, DVD и CD ROM накопители, сетевая карта, модем, карты расширения, блок питания.
На материнской плате размещаются: микропроцессор, чипсет, микросхемы оперативной памяти, микросхема BIOS, встроенная видеосистема и встроенная аудиосистема, обеспечивающие в своей совокупности определенную производительность компьютера.
Повышение производительности компьютера возможно за счёт модернизации , предполагающей замену отдельных компонентов на более совершенные или мощные. При этом заменяться могут только элементы установленные в различные разъёмы на материнской плате.
Основными объектами, подвергающимися модернизации, считаются процессор; оперативная память; жесткие диски и видеокарта.
Работа по модернизации компьютера обычно выполняется в несколько этапов:
- определяется конфигурация и схемотехника действующего компьютера;
- изучается документация элементов, которые могут быть подвергнуты замене;
- анализируются варианты замены элементов;
- оценивается стоимость и экономическая целесообразность модернизации.

ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМОТЕХНИКИ КОМПЬЮТЕРА
В операционных системах Windows , для анализа конфигурации и схемотехники персонального компьютера предусмотрена утилита System, размещенная на панели управления

Рисунок 1.1 – Значок ‘Cистема’ на панели управления
На открывшейся при обращении к утилите вкладке Общие отображается сводная информация о компьютере: версия операционной системы, зарегистрированный владелец копии ОС, серийный номер Windows, тип процессора, объём оперативной памяти (рисунок 1.2)

Рисунок 1.2 – Вкладка свойств системы
Вкладка Оборудование предоставляет доступ к некотором системным утилитам, в том числе к Диспетчеру устройств. При вызове утилиты на экране отображается список устройств, установленных в системе (рисунок 1.3), по умолчанию упорядоченным по типам устройств.
Чтобы увидеть все устройства определенного типа, достаточно развернуть определенный узел.

Рисунок 1.3 – Вкладка диспетчера устройств
Изучение списка позволяет определить: тип процессора, тип видеоадаптара, сетевой платы или установленных в слоты расширения.
Дальнейшее более глубокое исследование схемотехники компьютера требует привлечения специализированного программного обеспечения, разработанного сторонними производителями.
Программа CPU-Z фирмы CPUID определяет название, модель процессора, напряжение питания, размер и местонахождение кэша, название и производителя материнской платы, памяти и др. характеристики. Программа распространяется свободно, но для нормального функционирования необходим её запуск пользователем с правами администратора.
На вкладках CPU (рисунок 1.4) и Cashes располагаются данные о процессоре.

Рисунок 1.4 – Программа СPU-Z. Вкладка CPU

На вкладке Mainbord (рисунок 1.5) можно найти сведения о модели платы и чипсете, на основе которого построена плата

Рисунок 1.5 – Программа СPU-Z. Вкладка Mainboard
Вкладки Memory и SPD дают детальное представление об оперативной памяти компьютера

Рисунок 1.6 – Программа СPU-Z. Вкладка Memory

Рисунок 1.7 - Программа СPU-Z. Вкладка SPD
Определить установленные в компьютере микросхемы, их тип, модель и прочую информацию может также программа SysInfo Detector фирмы Database Harbor Software.

Рисунок 1.8 – Общая информация о компьютере в программе SysInfo

Рисунок 1.9 – Вкладка ‘Устройства’
В первом разделе Я произвёл:
- Cредствами ОС Windows определил тип процессора, объём оперативной памяти, тип видеосистемы. Представил в проекте соответствующие скриншоты.
- Запустил программу CPU-Z. Получил все представленные программой данные о схемотехнике компьютера. Представил скриншоты.
- Запустил программу SysInfo Detector. Вновь получил все представленные программой данные о схемотехнике компьютера с записью скриншотов.
- Данные оформил в виде таблицы

Таблица 1.1 Описание компьютера

Производитель Intel

Intel Core 2 Duo E4600 2.40GHz
Модель
Производитель Gigabyte Technology Co., Ltd.
Чипсет мат.платы Intel 955X/945P/945G Express
Гнездо процессора Socket LGA 775
Установленный процессор Intel(R) Core(TM)2 Duo CPU E4600 @ 2.40GHz
Частота шины 803.87 Мгц
Видео M/B NVIDIA GeForce 8600 GT
Тип установленной памяти 2 слот PC2-5300 (DDR2-667) - 333 МГц
Объём установленной оперативной памяти 2 Гб
Звук Realtek High Definition Audio, 8-канальный аудио кодек Realtek ALC888
Cеть Realtek RTL8139/810x Family Fast Ethernet
Установленная ОС MS Windows 7 Ultimate (6.1.7601 Service Pack 1 (x64)

АНАЛИЗ ДОКУМЕНТАЦИИ НА СОСТАВЛЯЮЩИЕ КОМПЬЮТЕРА

По результатам проведенных исследований Я проанализировал компоненты компьютера. Компоненты анализируются на основании

Интернет.
Для поиска документации используется свободные ресурсы интернет, такие как:
- Cайты производителей компьютеров, материнских плат, микропроцессоров, микросхем памяти и д.р.
- Информационные системы, представляющие данные различных продавцов вычислительных техники, например Яндекс Маркет(http://market.yandex.ru/); сайты компьютерных магазинов, например, НИКС (http://nix.ru/), Позитроника (http://vologda.positronica.ru/) , ДНС (http://www.dns-shop.ru/) и д.р

Таблица 2. Описание подробное материнской платы

Характеристики Модель
Производитель Gigabyte Technology Co., Ltd.

Gigabyte GA-945P-S3 v2/v3
Модель
Описание Gigabyte GA-945P

i945P
Socket LGA775
Чипсет мат.платы
Гнездо процессора
Максимальное количество процессоров на мат. плате 1
Энергопотребление процессора До 99.4 Вт
Частота шины 1066 / 800 / 533 MHz FSB
Поддержка Hyper Thereading Нет
Видео М/В PCI Express x 16 - NVIDIA GeForce 8600 GT
Максимальное разрешение 1280x1024 @ 75 Гц при подключению к аналоговому монитору
Количество разъёмов DDR 2 4 (активизации 2х канального режима работы памяти модуля устанавливаются парами)
Тип поддерживаемой памяти DDR 2
Max объём оперативной памяти 4 Гб
Звук
Realtek High Definition Audio, 8-канальный аудио кодек Realtek ALC888
Сеть
Realtek RTL8139/810x Family Fast Ethernet
Клавиатура/мышь
PS/2, USB
Порты, разъемы 1. 2 разъема для вентиляторов
2. 1 x FDD
3. 1 x CD in
4. 2 x USB 2.0/1.1 разъема (поддержка до 4 портов)
5. 1 x UDMA ATA 100/66/33
6. 1 x SPDIF in/out
7. 4 x SATA II 3Gb/s
8. 1 x chassis intrusion разъем
9. 1 COM-порт
10. 1 LAN-розетка RJ45
11. 1 x LPT
12. PS/2 Клавиатура/Мышь
13. 4 USB-порта 2.0/1.1
14. 6 разъемов для подключения АС и микрофона
(Линейный вход/Линейный выход/Вход микрофона/Выход на тыловые колонки/Центральная колонка/Выход на НЧ-колонку/Выход на боковые колонки)
15. 1 х PCI Express x16
16. 3 x PCI Express x1
17. 3 разъема для PCI-плат расширений
Технологии уменьшения шума охлаждающей системы
СPU Queit Fan
Технология энергосбережения Intelligent Energy Saver
Поддрежка ОС Windows XP 64, Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows Server 2003
Требования к блоку питания Поддерживаются только 24+4 pin блоки питания

Таблица 3. Описание микропроцессора

Характеристики Описание
Производитель Intel
Модель Intel Core 2 Duo E4600, 2400 MHz
Корпус Размеры корпуса 3.75 cm x 3.75 cm
Частота шины CPU 800 Мгц
Рассеиваемая мощность 60 Вт
Критическая температура 73.3 С
Технология 65 нм
Частота работы процессора 2.4 Ghz
Гнездо процессора Socket LGA 775
Ядро Allendale
Кэш L1 64 Кб х 2
Кэш L2 2048 Кб
Поддержка 64 бит Да
Количество ядер 2
Напряжение питания 1.162В-1.312В
Технологии уменьшения шума охлаждающей системы
Enhanced Halt Slate

Таблица 4. Описание памяти

Характеристики Описание
Производитель Hynix HYMP112U64CP8-Y5
Cерия DDR2 SDRAM
Тип оборудования Модуль памяти DDR 2
Объём памяти 2 Гб, 2 шт.
Частота функционирования PC2-5300 (DDR2-667) - 333 МГц
Стандарт памяти PC2-5300 (DDR 2 до 667 МГц)
Тайминги 5-5-5-15
Пропускная способность 5300 Мб/с

ВЫВОДЫ

По результатам исследования Я пришел к тому, что можно сделать апгрейд компьютера путем добавления дополнительного слота памяти DDR 2, а также заменить процессор на более мощный.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Программа CPU-Z. Электронный ресурс http://www.сpuid.com/cpuz.php.
2. Программа SysInfo. Электронный ресурс http://sysinfo-detector.ru/

Ответить Вложения 20

Вернуться в «Электроника и схемотехника»