Читайте данную работу прямо на сайте или скачайте

Применение программного комплекса Electronics Workbench для разработки радиоэлектронных стройств

ннотация

В дипломной работе рассматривается анализ радиоэлектронных схем, также возможность их моделирования современными компьютерными методами, именно при помощи программного комплекса

Для работы программного комплекса необходим

Electronics

Е

В программном комплексе предусмотрена работа не только с лидеальными элементами, но и с лреальными. Есть возможность имитации различного вида шумов и помех, что позволяет разработчику максимально приблизить модель к реальной.

Также Е
Введение

При разработке современного радиоэлектронного оборудования

Разработка радиоэлектронных стройств требует высокой точности и глубокого анализа.

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Интерфейс Е

Е

Е
1

1.1

втогенератор - это источник электромагнитных колебаний, колебания в котором возбуждаются самопроизвольно без внешнего воздействия. Поэтому автогенераторы, в отличие от генераторов с внешним возбуждением (усилителей мощности), часто называют генераторами с самовозбуждением.

В радиопередатчиках автогенераторы применяются в основном в качестве каскадов, задающих несущую частоту колебаний. Такие генераторы входят в состав возбудителя передатчика и называются задающими. Главное требование, предъявляемое к ним, - высокая стабильность частоты. В некоторых типах передатчиков (особенно в диапазоне СВЧ) автогенераторы могут быть выходными каскадами. Требования к таким генераторам аналогичны требованиям к силителям мощности - обеспечивать высокую выходную мощность и КПД. В настоящей главе основное внимание делено задающим генераторам; тем не менее изложенные здесь теоретические сведения будут полезны и при изучении мощных генераторов выходных каскадов передатчиков.

1.2

Задающие генераторы проектируют таким образом, чтобы в них возбуждались гармонические колебания. Основным элементом генератора гармонических колебаний является резонатор, главное свойство которого - колебательный характер переходного процесса. Простейший резонатор - это колебательный контур. Если в колебательный контур ввести энергию, то при достаточно высокой его добротности (

Для выполнения последнего словия достаточно периодически добавлять в резонатор порции электромагнитной энергии синхронно с возбуждаемыми колебаниями. Источником энергии может служить постоянное электрическое поле; для преобразования его энергии в энергию колебаний требуется активный элемент (АЭ). Структурная схема автогенератора изображена на рисунке 1.1. Обратная связь здесь нужна для синхронизации работы АЭ колебаниями, существующими в резонаторе.

В качестве резонаторов в диапазоне высоких частот применяют

Рисунок 1.1 - Структурная схема автогенератора

Механизм работы автогенератора состоит в следующем. При включении источника энергии в резонаторе возникает переходный колебательный процесс, воздействующий на АЭ. Последний преобразует энергию источника в энергию колебаний и передает ее в резонатор. Если мощность, отдаваемая активным элементом, превышает мощность, потребляемую резонатором и нагрузкой, т. е. выполняется словие самовозбуждения, то амплитуда колебаний величивается. По мере роста амплитуды проявляется нелинейность АЭ, в результате рост отдаваемой мощности замедляется и при некоторой амплитуде колебаний отдаваемая мощность оказывается равной потребляемой мощности. Если этот энергетический баланс устойчив к малым отклонениям, то в автогенераторе станавливается стационарный режим колебаний /4/.

втогенераторы существенно отличаются от других каскадов радиопередатчиков тем, что частота и амплитуда колебаний здесь определяются не внешним источником, параметрами собственной колебательной системы и активного элемента.

1.3

В зависимости от типа АЭ различают транзисторные и диодные автогенераторы. Идея создания транзисторного автогенератора основана на том, чтобы обеспечить режим транзистора приблизительно такой же, как и в силителе мощности. При этом на вход транзистора подаются колебания не от внешнего источника, из собственного резонатора через цепь обратной связи.

Диодные автогенераторы обеспечивают стационарные колебания за счет специфических процессов в генераторных диодах, обратная связь здесь осуществляется автоматически без применения специальных элементов.

На рисунке 1.2, изображен вариант схемы транзисторного автогенератора. Активный элемент (биполярный или полевой транзистор) представлен в обобщенном виде, он имеет три электрода: И - исток, К - коллектор, У - правляющий электрод. Резонатор, образованный элементами

)

Рисунок 1.2 - Принципиальная электрическая и эквивалентная схемы транзисторного автогенератора

На рисунке 1.2, б показана эквивалентная схема автогенератора, полученная из принципиальной схемы путем замены активного элемента с элементами цепи обратной связи генератором тока, который правляется напряжением на резонаторе. Векторная диаграмма токов, соответствующая схеме на рисунке 1.2, б изображена на рисунке 1.3, а, где I_C1, I_L1, I_R1 - амплитуды первых гармоник токов ветвей эквивалентной схемы резонатора; I_а1, U_a1 - амплитуды первых гармоник выходного тока и напряжения АЭ.

a между колебаниями первых гармоник тока i_a(t) и напряжения u_a(t) зависит от фазовых сдвигов в АЭ и цепи обратной связи. Если pa<3pа1U_a1*cos(ja) отрицательна; это означает, что АЭ отдает ее в резонатор /4/.

Поделив все компоненты векторной диаграммы, приведенной на рисунке 1.3, a1, получим диаграмму проводимостей. В соответствии с рисунком 1.3, a Iа1= I'_а1 + I''_а1, где I'_а1= I_а1*cos(a) ; I''_а1= I_а1*sin(a), поэтому

Ya = Iа/U_a1 = G_a + jB_a

здесь

G_a = (I_a1/U_a1)*cos(a)

Ba = (I_a1/U_a1)*sin(a)

Рисунок 1.3 - Векторная диаграмма токов (а) и проводимостей (б) в автогенераторе

Активный элемент отдает в резонатор максимальную мощность

Р₁ = |2_a1|aa1), если G_a отрицательна и максимальна по модулю, т. е. при a = a(t) и U_a(t) противофазны и a

Динамическая выходная ВАХ автогенератора такая же, как ВАХ силителя мощности: при a a = di_a / du_a на динамической выходной ВАХ.

1.3.1 Диодные автогенераторы

Рисунок 1.4 - Схема диодного автогенератора

Если мгновенные ток и напряжение АЭ соответствуют участку отрицательной крутизны динамической ВАХ, то колебания первых гармоник i_a(t) и u_a(t) противофазны, поэтому на частоте генерации диод эквивалентен отрицательной проводимости - |G_a|.При чете временной задержки в АЭ и влияния его реактивных компонентов (межэлектродной емкости, индуктивности выводов) фазовый сдвиг a между i_a(t) и u_a(t) отличается от a a = aa

Следовательно, как в транзисторных, так и в диодных автогенераторах АЭ на частоте генерации эквивалентен комплексной выходной проводимости Ya = Ia/Ua, где Ia, Ua - Комплексные амплитуды первой гармоники выходного тока и напряжения АЭ. Действительная и мнимая части Ya определяются соотношениями (1.2)

1.3.2 Динамические ВАХ активных элементов

Рисунок 1.5 - Динамические ВАХ активных элементов

S

Большинство современных АЭ (транзисторы, диоды Ганна, туннельные диоды) имеют ВАХ

параграфах излагается теория автогенераторов на АЭ, имеющих выходную динамическую ВАХ N-типа. Ее результаты с некоторой модификацией могут быть использованы и для активных элементов с ВАХ S-типа.

1.4

Стационарным называют режим установившихся колебаний. т. е. режим, в котором амплитуда и частота автоколебаний не изменяются во времени. Цель анализа стационарных режимов состоит в отыскании словий их существования, поиске оптимального режима и получении соотношений, связывающих амплитуду и частоту колебаний с параметрами АЭ и резонатора.

1.4.1 Квазилинейный метод анализа стационарного режима

Как и при изучении силителей мощности и множителей частоты, применим квазилинейный метод анализа. Нелинейный АЭ заменим усредненной по первой гармонике комплексной выходной проводимостью a a1, то в соответствии с (1.1)a, т. е. a есть функция амплитуды. a(a1).

Как известно, применение квазилинейного метода анализа оправдано только в том случае, когда либо ток i_a(t), либо напряжение u_a(t) - гармоническая функция времени. В схемах автогенераторов, изображенных на рисунках 1.2 и 1.4, гармоническим следует считать напряжение u_a(t), так как АЭ подключен параллельно колебательному контуру. Напряжение на контуре имеет гармоническую форму, если его добротность достаточно велика.

Линейную часть схемы (резонатор вместе с нагрузкой) в точках подключения выходных электродов АЭ заменим ее входной проводимостью Yk = G_k + jB_k. Таким образом получим эквивалентную схему автогенератора (рисунок 1.6). Проводимость Y_k зависит от частоты a также в некоторой степени зависит от частоты, однако эта зависимость обычно выражена слабее, чем Yk(

1.4.2 Условия существования стационарного режима автоколебаний

По первому закону Кирхгофа для схемы рисунка 1.6 U_a1Ya1 + U_a1Yk = 0 или

Yk = -Ya.

Соотношение (1.4)

C_kaa1),

B_k(a (U_a1).

Уравнения (1.5)2_a1G_a (так как Ga < 0, то Р_ < 0), мощность, потребляемая резонатором (с четом нагрузки), P₊=0.5U²_a1G_k. При выполнении словия (1.5) +.Таким образом, (1.5)

Рисунок 1.6 - Обобщенная эквивалентная схема автогенератора

Соотношение (1.6)kaр суммарного резонатора.

Следует отметить, что словия (1.5)

1.4.3 Применение метода годографов для анализа стационарного режима

При анализе стационарных режимов добно пользоваться годографами выходной проводимости Ya АЭ и входной проводимости Yk колебательной системы. Годограф проводимости Yk является частота a Ц амплитуда колебаний U_a1.

Если на одной плоскости построить годографы Yk(a(U_a1), то в соответствии с (1.4)k(a(U_a1) - определенной амплитуде колебаний, то пересечение Yk c - Ya позволяет одновременно найти частоту ст колебаний в стационарном режиме.

Рисунок 1.7 - Определение

стационарного режима с a

помощью годографов

Для построения годографов Yk(a(U_a1) необходимо знать зависимости G_k(k(w)a(U_a1) и Цaa1).

Функции G_k(k(w) a(U_a1) и Цaa1) следует рассчитать режим АЭ при разных амплитудах Ua1 найти амплитуду выходного тока активного элемента a1 также фазовый сдвиг а между i_a(t) и aa1 и, наконец, воспользоваться соотношениями (1.2)

Расчет частоты и амплитуды колебаний оказывается наиболее простым, если выходная проводимость АЭ не содержит мнимой части, т.е. a

Bk

откуда можно найти частоту автоколебаний р (она равна резонансной частоте колебательной системы, подключенной к АЭ). Зная зависимость G_k(k(р)ст (рисунок 1.8).

1.5

Выполнение словия (1.4)

Допустим, амплитуда колебаний изменилась на малую величину ст + ст. Будем считать, что лишь в последнем случае режим стойчив к малым возмущениям.

Переходный процесс, возникающий при отклонении амплитуды от стационарного значения, может быть описан приближенным выражением

Ua(t) g^{t cos(}

где

относительная скорость изменения амплитуды;

U(t) = U'eg^t.

Из (1.8)

1.5.1 Обобщенный годограф проводимости колебательной системы

По аналогии с гармоническими колебания вида (1.8)

Ua(g+^{jw) t]а}

Если для гармонических колебаний применяется понятие годографа проводимости колебательной системы к(к(р), аргументом которого в соответствии с (1.9) является комплексная частота

Обобщенный годограф к(р) определенным образом связан с годографом к(к(р) имеет приблизительно такую же форму, что и годограф к(к(к(р) (рисунок 1.9).

Рисунок 1.9 - Обобщенные годографы колебательной системы

1.5.2 Анализ стойчивости стационарного режима автоколебаний методом годографов

На рисунке 1.10 представлены варианты графического решения равнения (1.4), определяющего стационарные режимы колебаний. Проверим, будет ли стойчив стационарный режим для случая, изображенного на рисунке 1.10. Допустим, в результате случайной флуктуации амплитуда колебаний U_a1 уменьшилась, т. е. рабочая точка переместилась по годографу - a влево. Через новую точку проходит обобщенный годограф к(р), соответствующий колебаниям вида (1.8) при a1 и восстановить стационарный режим. Аналогично, при величении U_a1 переходный процесс также восстанавливает прежний режим, поскольку в этом случае

Рассуждая таким же образом, можно показать, что стационарный режим, соответствующий рисунку 1.10, б, неустойчив. На рисунке 1.10, в изображен годограф входной проводимости двухконтурной колебательной системы; здесь три стационарных режима (точки 1-3), из которых первый и второй устойчивы, третий неустойчив. Подобным же образом станавливаем, что режим, представленный на рисунке 1.7 стойчив. Естественно, что неустойчивые режимы на практике не существуют.

1.5.3 Аналитическое словие стойчивости

Из рисунков 1.7 и 1.10 следует что стойчивым стационарным режимам соответствуют следующие пары неравенств:

где производные взяты в точке стационарного режима, т. е. при

U_a1 = ст, р. При других сочетаниях знаков производных режим неустойчив.

Итак, общее словие стойчивости стационарного режима автогенератора может быть записано в виде

а

Необходимость выполнения словия (1.10) приводит к важным практическим следствиям. В генераторах гармонических колебаний либо ток, либо напряжение на выходе АЭ имеют синусоидальную временную форму. Если АЭ имеет выходную динамическую ВАХ aa (см. рисунок 1.5, а) и целесообразно применить режим работы АЭ с гармоническим выходным напряжением. В противном случае (при гармонической форме выходного тока) возможны скачкообразные изменения напряжения, спектр колебаний обогащается гармониками, что существенно снижает стабильность частоты.

Рисунок 1.10 - Примеры определения стойчивости стационарных режимов в автогенераторах

Гармоническая форма напряжения получается при параллельном резонансе в колебательной системе, когда dB_k/daa1 < 0. Следует отметить, что производная dB_к/

1.6

Колебания в автогенераторе возбуждаются самопроизвольно при включении напряжения питания. словие самовозбуждения можно получить, сравнивая мощность, отдаваемую активным элементом, и мощность, потребляемую резонатором. Так как колебания начинаются с малых амплитуд, то для получения словия самовозбуждения можно пренебречь нелинейностью АЭ и заменить его линейной проводимостью Y₀ = G₀ + jB₀ , где G₀ = G_a|_Ua1à_{0; B0 = Ba|Ua1à0. В соответствии с рисунком 1.6 при малых амплитудах мощность активного элемента Р_ = 0,5, мощность, потребляемая резонатором, P_=0,52a1Gк. Амплитуда автоколебаний нарастает, если АЭ отдает мощность в резонатор, т. е. +. Таким образом, для возбуждения автоколебаний необходимо выполнение словий}

G₀ < 0,

0| > к

где 0 - действительная часть выходной проводимости АЭ в режиме малого сигнала; G_к - действительная часть проводимости колебательной системы в точках подключения выходных электродов АЭ.

1.6.1 Мягкий и жесткий режимы возбуждения колебаний

Особенности автогенераторов с мягким и жесткими режимами a1(RТ_к), где к = 1/к. Построим нагрузочную aa1(RТ_к) может быть получена путем решения уравнения (1.5) при различных к. На рисунке 1.11, а изображена зависимость |G_a| от U_a1, характерная для мягкого режима возбуждения колебаний, там же показаны графические решения равнения (1.5). Как видно, стационарный режим существует только при 0 > к, что одновременно совпадает с словием самовозбуждения (1.12). На рисунке 1.11, б представлена нагрузочная характеристика АЭ автогенератора с мягким режимом возбуждения колебаний.

Особенности мягкого режима: плавный вид нагрузочной характеристики, отсутствие скачков амплитуды; однозначная связь U_a1 и RТ_к, монотонный вид зависимости |G_a| (U_a1), при котором обеспечивается возможность получения самых малых амплитуд /4/.

Рисунок 1.11 - Зависимости, характерные для мягкого режима возбуждения колебаний

Рисунок

На рисунке 1.12, изображена зависимость |G_a| (U_a1), характерная для автогенератора, в котором возможен только жесткий режим возбуждения колебаний. Из рисунка видно, что в данном случае условие самовозбуждения (1.12) не выполняется ни при каких к, однако при к < |к _{max| возможно существование стационарных режимов, некоторые из которых оказываются стойчивыми. Так как к АЭ с характеристикой N-типа необходимо подключить резонатор, для которого на резонансной частоте справедливо соотношение ст}.

)

Рисунок 1.13 - Зависимости, характерные для автогенератора со скачкообразным возбуждением и срывом колебаний

Для возбуждения колебаний в казанном режиме нужно подвести к автогенератору на короткое время колебания от внешнего источника, амплитуда которых превышает U'_ст. Как видно из рисунка 1.12, а, в этом случае |G_a| > к и Р_ > Р₊ , поэтому амплитуда колебаний в резонаторе будет возрастать до значения U''_ст При снятии внешнего воздействия стационарный режим сохраняется, поскольку условия его существования и стойчивости сохраняются, выполнения словия самовозбуждения же не требуется. Если теперь изменять G_к , то амплитуда колебаний будет следовать по правой ветви зависимости |G_a| (U_a1). В результате получим нагрузочную характеристику, изображенную на рисунке 1.12, б.

втогенераторы с жестким возбуждением колебаний применяют лишь в специальных случаях, поэтому, как правило, зависимость |G_a| (U_a1), изображенная на рисунке 1.12, а, неприемлема. Однако эта характеристика часто имеет форму, представленную на рисунке 1.13, а. Легко заметить, что здесь возможно самопроизвольное возбуждение колебаний при к < |0|. Нагрузочная характеристика АЭ для данного случая показана на рисунке 1.13, б. Ее особенности: скачкообразный характер возбуждения и срыва колебаний; наличие диапазона значений к (от 1/|G_max| до 1/|G₀|), где колебания могут существовать или отсутствовать в зависимости от начальных словий; невозможность получения малых амплитуд /4/.

Сравнивая рисунки 1.11 и 1.13, замечаем, что предпочтительной является зависимость |G_a| (U_a1), изображенная на рисунке 1.11, а, при которой существует только мягкий режим возбуждения. В большинстве случаев такой режим может быть обеспечен применением комбинированного смещения (фиксированного и автоматического).

Перечисленные словия справедливы для автогенераторов, построенных на АЭ с динамической выходной ВАХ

Запишем аналогичные соотношения для АЭ с динамической ВАХ S-типа. Как следует из рисунка 1.5, а, б, проведенный анализ (без чета инерционности АЭ) будет справедлив и для АЭ с ВАХ S-типа, если в полученных соотношениях поменять местами ток и напряжение. Более того, можно показать, что если инерционность процессов в АЭ с ВАХ N-типа приводит к появлению емкостной составляющей выходной проводимости АЭ, то в АЭ с ВАХ S-типа мнимая составляющая проводимости имеет индуктивный характер. Таким образом, можно заключить, что активные элементы, имеющие динамические выходные ВАХ N и

В результате, заменив проводимости сопротивлениями, амплитуду выходного напряжения U_a1 амплитудой выходного тока a1 получим словия возбуждения и существования стойчивых колебаний в автогенераторе на АЭ с динамической выходной ВАХ S-типа:

Здесь АЭ и колебательная система представлены комплексными сопротивлениями a=aа, к = к + к , причем а и а Цфункции амплитуды первой гармоники выходного тока а1; к, к - функции частоты 0 = а при а1à

к/а|/а1 < 0.

1.7 Стабильность частоты колебаний

Стабильностью частоты колебаний называют постоянство ее во времени. Под действием различных дестабилизирующих факторов частота колебаний с течением времени изменяется сложным образом. Влияние шумов, пульсаций напряжений источников питания, вибраций приводит к быстрым случайным изменениям ее около среднего значения. В то же время среднее значение частоты медленно меняется из-за старения элементов, изменения климатических словий и т.п. Различают кратковременную и долговременную стабильность частоты.

Кратковременная стабильность частоты - это постоянство ее в течение коротких промежутков времени (секунд или долей секунды). Она характеризуется среднеквадратическим отклонением измеренной частоты 0, вызванным ее быстрыми изменениями. Измерители частоты фиксируют не мгновенное значение

где уср Ч интервал среднения. Так как уср также меняется с течением времени.

Для оценки кратковременной стабильности частоты проводят серию измерений f_уср в течение некоторого времени набл , называемого интервалом наблюдения (набл > уср), и вычисляют среднеквадратическое отклонение

Nуср равны сотым или десятым долям секунды, Т_набл составляет доли - десятки секунд.

Учитывая случайный характер быстрых изменений частоты, часто их рассматривают как шум и для оценки кратковременной стабильности частоты применяют не величину

Долговременной стабильностью называют постоянство частоты в течение длительного времени (минут, часов, суток). Ее оценивают относительной нестабильностью р, где р, обусловленное медленными изменениями частоты под действием всех дестабилизирующих факторов.

В настоящем параграфе рассмотрена долговременная стабильность частоты, кратковременная стабильность изучается в пункте 1.8.

1.7.1 Основные причины нестабильности частоты

Частота колебаний автогенератора определяется условием резонанса (1.6) в полной колебательной системе, включающей резонатор с подключенными к нему элементами (нагрузка, монтажные емкости, индуктивности) и активный прибор. Варианты графического решения равнения (1.6) представлены на рисунке 1.14.

Рисунок 1.14 - Нестабильность частоты колебаний автогенератора, обусловленная нестабильностью резонансной частоты резонатора (а) и изменением мнимой части выходной проводимости АЭ (б).

Если мнимая часть выходной проводимости АЭ а =р = 2р (рисунок 1.14, а). В этом случае относительная нестабильность р = 1/(2

Относительная нестабильность частоты /4/

D

Другой причиной нестабильности частоты могут быть изменения емкостей и индуктивностей элементов, подключенных к резонатору. Так, частью резонатора является входная емкость каскада, следующего за автогенератором. Допустим, что к LС-контуру неполностью подключена некоторая шунтирующая емкость С_ш, амплитуда напряжения на которой равна U_ш1. Пересчитаем ее в эквивалентную емкость С_ш, подключенную к контуру полностью. Максимальная электрическая энергия, запасаемая в емкости

W_E2_{ш1/2 = ш}U²_конт1/2,

где U_конт1 - амплитуда напряжения на контуре, т. е. в точках соединения ш=p²C_ш, где конт1 - коэффициент подключения емкости C_ш к контуру. При изменениях ш частота колебаний меняется в соответствии с (1.13): р = - 0,5 ш / S, где S = C + C'_ш, или

Еще одной причиной нестабильности частоты колебаний является изменение мнимой части выходной проводимости АЭ a

При aа (зависимостью а от частоты можно пренебречь). Как видим, частота генерируемых колебаний может изменяться весьма существенно даже при постоянной резонансной частоте резонатора.

1.8 Шумы в автогенераторах

В стационарном режиме амплитуда и частота колебаний совершают случайные флуктуации около средних значений. Случайные быстрые изменения амплитуды называют амплитудными или амплитудно-модулирующими (АМ) шумами. Случайные быстрые изменения частоты колебаний называют частотными или частотно-модулирующими (ЧМ) шумами. Поскольку изменения частоты во времени сопровождаются изменениями мгновенной фазы колебаний, то существование частотных шумов эквивалентно существованию фазовых, или фазомодулирующих (ФМ) шумов.

Физически существование шумов в автогенераторах объясняется тем, что при подаче постоянных напряжений на АЭ в отсутствие колебаний выходной ток совершает случайные отклонения от среднего значения, т. е. является случайной функцией времени. Это связано с вероятностным характером движения носителей заряда в полупроводнике. При наличии стационарных колебаний шумовые флуктуации выходного тока АЭ модулируют по амплитуде и частоте основные, неслучайные колебания.

Рисунок 1.15 Ц Энергетический спектр шума (а) и выходных колебаний автогенератора (б)

Важной характеристикой шума является его энергетический спектр ш(р шумовыми флуктуациями спектральная линия выходных колебанийа

Количественно ш. отстоящей от р на частоту F (рисунок 1.15, б). Для различных радиотехнических систем важен ровень АМ - либо ЧМ-шумов, поэтому измерения мощности проводят отдельно для каждого вида шума.

1.8.1 Амплитудные шумы

Если колебания автогенератора пропустить через амплитудный детектор, то на его выходе получим амплитудный шум, мощность которого можно измерить с помощью анализатора спектра или селективного микровольтметра. Обычно ровень АМ-шума оценивают величиной (дБ)

где AMш = 1 Гц, отстоящей от частоты генерации f_р на величину F; P_ВЫХ - выходная мощности автогенератора. Типичные значения AMр на

1.8.2 Частотные шумы

а

где Р_ЧМ - мощность ЧМ-шума в полосе ш = 1 Гц, отстоящей от f_р на частоту F. Обычно Ч_{M = -80... -140 дБ/Гц при}

Мгновенный ток на выходе частотного детектора i_дет пропорционален отклонению частоты колебаний от средней f_р. Так как мощность ЧМ пропорциональна 2_{дет, то среднеквадратическое отклонение частоты ЧМ}. Иногда ровень ЧМ-шума оценивают величиной р. Можно показать, что обе характеристики ЧМ-шума: Р_ЧМ / P_вых и

PЧМ(ВЫХ = 2.

1.8.3 Фазовые шумы

Для измерения ровня частотного шума его пропускают через зкополосный фильтр с полосой ш, настроенный на частоту

Итак, если известно среднеквадратическое отклонение частоты

1.8.4 Стационарный режим колебаний при наличии шумов

ш(ш(кUа1 + аUа1 или а + ш/а1. Полученное выражение есть условие существования стационарного режима автоколебаний при наличии шумов.

Найдем амплитуду и частоту колебаний, воспользовавшись методом годографов (рисунок 1.17). Как видим, стационарный режим колебаний соответствует не точке пересечения годографов Ца(a1) и к(а(a1) и определяет амплитуду колебаний, другая а(a1) и определяет амплитуду колебаний, другая - на годографе к(ш/a1 (штриховые линии на рисунке 1.17) амплитуда и частота колебаний в автогенераторе являются случайными функциями времени.

Рисунок 1.16 - Эквивалентная схем

Рисунок 1.17 - Определение стационарного

1.9 Транзисторные автогенераторы

Наиболее простой автогенератор, выполненный на транзисторе, содержит один колебательный контур. Схемы одноконтурных автогенераторов различаются способом осуществления внешней обратной связи. На рисунке 1.2 показана схема с трансформаторной обратной связью. Однако наиболее просто реализуются схемы с емкостной (рисунок 1.18) или индуктивной (рисунок 1.19) обратной связью. В схеме изображенной на рисунке 1.18 напряжение обратной связи снимается с емкости 1, в схеме из рисунка 1.19 - с индуктивности L₁. Перекрещивание проводов обеспечивает фазу, необходимую для создания положительной обратной связи.

Для получения высокостабильных колебаний предпочтительна схема с емкостной обратной связью. Напряжения u_y и u_a здесь снимаются с емкостей, сопротивления которых, как известно, падают с ростом частоты. В результате, содержание высших гармоник в напряжениях u_y, u_a в схеме на рисунке 1.18 существенно меньше, чем в схеме рисунка 1.19. Для снижения ровня гармоник в схеме с индуктивной обратной связью индуктивности обычно шунтируются дополнительными емкостями. Таким образом, схема рисунка 1.19 справедлива лишь на основной частоте колебаний.

Рисунок 1.18 - Схема автогенератора с емкостной обратной связью (а) и ее более компактное изображение (б)

)

Рисунок 1.19 - Схема автогенератора с индуктивной обратной связью (а) и ее более компактное изображение (б)

Используем методику, изложенную в 1.3 - 1.6, для анализа транзисторных автогенераторов. Введем следующие параметры:

усредненную по первой гармонике

S1=а1/у1,

где а1, у1 - комплексные амплитуды первых гармоник выходного тока и правляющего напряжения АЭ;

коэффициент обратной связи

Kос=у1/a1,

где a1 у1 = Iконт/(j1), к1=конт1/( j2), где конт1 - комплексная амплитуда первой гармоники контурного тока. Подставив у1 и к1 ос _{= -ос, где}

Kос = С₂/1.

налогично, для схемы из рисунка 1.19

Kос = L₁/2.

Как видим, при сделанном допущении ос не зависит от параметров АЭ.

Подставив в выражение Ya а1 / a1 амплитуду тока I_а1a1 из (1.16), получим

Yа1 = 1Kос.

1.9.1 Условия существования стационарного режима колебаний

S1KосZк

где к = 1/ кj ^{j s, ос ос ej j ос,}

Zк =к j ^{j к В этом случае (1.20) эквивалентно двум равнениям:}

S1KосZк = 1,

j s + ос к =

Уравнение (1.21) обычно называют балансом амплитуд, а (1.22) - балансом фаз.

В 1.7 для величения стабильности частоты было рекомендовано применять такие режимы работы АЭ, при которых мнимая часть выходной проводимости а1 равна нулю. При этом генерация происходит на резонансной частоте резонатора, когда к = 0, и (1.22) прощается: s + ос = ky(t) синфазны, т. е. с = 0 (это можно осуществить, применяя цепь коррекции), а u_y(t) и u_а(t) противофазны (ос = а а, а = 0, где

Gа = -1Kос

Устойчивость стационарного режима обеспечивается выполнением словия (1.10).

1.9.2 Условия самовозбуждения

а0 = a

|0| = ос,

где а = - 1Kос крутизна переходной характеристики АЭ.

Так как ос =

SKос > к

Для надежного возбуждения колебаний нужно, чтобы неравенство (1.25) обеспечивалось с запасом:

Sос = (3... 5) к.

1.9.3 Режим транзистора по постоянному току

Режим транзистора по постоянному току определяется напряжениями источников питания п и смещения см. Для исключения возбуждения паразитных колебаний в цепи подачи питания в качестве элемента, блокирующего источник п от токов высокой частоты, применяют не блокировочные индуктивности, как в силителе мощности, блокировочные сопротивления бл (рисунок 1.20). В этом случае постоянное напряжение на коллекторе транзистора U_ко = E_п - коRбл .

Напряжение смещения на правляющем электроде транзистора выбирается из словия получения мягкого режима возбуждения колебаний. С этой целью необходимо обеспечить вид зависимости |а|(а1), как на рисунке 1.11, а. Варианты выбора напряжения смещения показаны на рисунке 1.21. Легко видеть, что для получения мягкого режима возбуждения колебаний следует станавливать напряжения смещения, соответствующее частку максимальной крутизны переходной ВАХ транзистора (точка 1 на рисунке 1.21, а).

По мере нарастания амплитуды колебаний напряжения у1 (и а1) ограничивается размах тока к(к (у) (рисунок 1.21). В результате с ростом а1 модуль |G_а| меньшается, причем это уменьшение обусловлено, с одной стороны, меньшением гла отсечки импульсов к(к1 = 1(у1 и

| а | = (I_к1/ у1)K_ос = 1(ос

или с четом (1.23) и (1.24)

S1(

| а | = | 0 |1(

Рисунок 1.20 - Схема автогенератора по постоянному току

Если напряжение смещения установлено равным U⁽⁰⁾_см (вариант 1 на рисунке 1.21, а, г), то в процессе нарастания амплитуды гол отсечки импульсов к меньшается от 180 до 90

Таким образом, при выполнении словия (1.26) в автогенераторе с фиксированным смещением реализуется перенапряженный режим работы транзистора. Однако для высокостабильных автогенераторов перенапряженный режим недопустим, ибо он связан с существенным возрастанием гармоник в выходном токе транзистора, а следовательно, с резким меньшением стабильности частоты. Таким образом, в задающих автогенераторах применение фиксированного смещения нецелесообразно.

Можно попытаться применить автоматическое смещение наряду с фиксированным. Для мягкого возбуждения колебаний нужно, как и прежде, становить фиксированное смещение на частке максимальной крутизны зависимости к(у). Если выполняется соотношение

I(0)_{к0а (0)к0}

где (0)к0 и (0)к0 - постоянный коллекторный ток в момент возбуждения колебаний и в стационарном режиме колебаний соответственно), то по мере роста амплитуды колебаний напряжение смещения меньшается из-за наличия, например, сопротивления автосмещения в эмиттере (истоке) транзистора. В результате амплитуда колебаний ограничивается только путем меньшения гла отсечки без захода в перенапряженный режим. В приложении 11 показано, что неравенство (1.29). выполняется.

Рисунок 1.21 - Выбор напряжения смещения в транзисторном автогенераторе

Итак, в высокостабильных автогенераторах необходимо применять комбинированное смещение - фиксированное и автоматическое. На рисунке 1.20 представлена схема включения транзистора по постоянному току. Фиксированное смещение создается источником питания E_п и делителем напряжения 1R2. Автоматическое смещение обеспечивается частично за счет протекания тока I_у0 через параллельно соединенные сопротивления 1 и 2, частично за счет падения напряжения на сопротивлении см при протекании тока I_э0.

1.9.4 Возможность прерывистой генерации

Чтобы резистор автосмещения см не создавал отрицательную обратную связь по высокой частоте, он шунтируется конденсатором С_бл, поэтому скорость нарастания постоянного напряжения автосмещения авт на R_см определяется постоянной времени заряда С_бл. При большом значении С_бл., величение |авт| отстает от роста амплитуды колебаний а1 и U_у1. В результате может получиться следующая ситуация: напряжение автосмещения будет продолжать величиваться по модулю, в то время как амплитуда колебаний же достигнет стационарного значения.

Продолжающееся величение |авт| смещает рабочую точку в сторону малых значений крутизны 1 и, как следует из (1.23), модуль | а |. Вследствие этого мощность |2_{а1| а |, отдаваемая АЭ в колебательный контур, окажется меньше потребляемой мощности 2а1Gк и колебания прекратятся. При разряде емкости бл меньшающееся по модулю напряжение авт возвратит рабочую точку на часток крутизны}

Таким образом, можно отметить, что емкость конденсатора бл, шунтирующего R_см не должна быть слишком большой. Для ее расчета можно рекомендовать соотношение [1]: R_см бл << р или 1/рС_бл см/р = 2Q/р - постоянная времени резонатора;

1.9.5 Задающие автогенераторы на биполярных транзисторах

1. же на относительно низких частотах (b) в биполярном транзисторе проявляется инерционность процессов, вызывающая фазовый сдвиг между коллекторным током к(б(1 становится величиной комплексной s а выходной проводимости транзистора. Появление а обусловлено также существованием барьерной емкости к к коллекторного перехода, которая фактически оказывается подключенной параллельно выходной цепи транзистора. Как было отмечено, наличие а

Фазовый сдвиг между к(у(к, целесообразно использовать не базовую, эмитерную коррекцию (как правило, применяют прощенный вариант эмиттерной коррекции).

2. Практика показывает, что стабильность частоты колебаний величивается при меньшении средней температуры транзистора, которая в значительной степени определяется постоянной составляющей коллекторного тока Iк0. Для снижения средней температуры следует применять транзисторы малой мощности (с допустимой мощностью, рассеиваемой на коллекторе, порядка единиц или десятков милливатт).

1.9.6 Схема автогенератора на биполярном транзисторе

На рисунке 1.22 изображена принципиальная электрическая схема транзисторного автогенератора с емкостной обратной связью и дополнительной емкостью д в индуктивной ветви (схема Клаппа) /4/. Дополнительная емкость необходима, во первых, для развязки по постоянному току цепей питания и смещения. Во вторых, она обеспечивает еще одну степень свободы для получения оптимального режима транзистора.

Резонатор в схеме изображенной на рисунке 1.22 образован элементами 1, C₂, C₃. Цепочка коркор - корректирующая, см - сопротивление автосмещения, бл1 и бл2 - блокировочные емкости, бл - блокировочное сопротивление. Емкость св обеспечивает оптимальное сопротивление нагрузки на выходных электродах транзистора и препятствует прохождению в нагрузку постоянного тока источника питания. Фиксированное смещение осуществляется путем подачи на базу транзистора части напряжения п через резистивный делитель 1, 2.

Рисунок 1.22 - Принципиальная электрическая схема транзисторного автогенератора

Чтобы спроектировать схему автогенератора, следует выбрать транзистор, определить параметры корректирующей цепочки, рассчитать режим транзистора, также цепи питания и смещения.

2 Интерфейс программного комплекса

2.1 Внешний интерфейс пользователя

 

Рисунок 1 - Внешний вид экрана компьютера при работе с программой

 

Приложение

Интерфейс пользователя состоит из полоски меню, панели инструментов и рабочей области.

Полоса меню состоит из следующих компонент: меню работы с файлами (

Панель инструментов состоит из быстрых кнопок, имеющих аналоги в меню, кнопок запуска и приостановки схем, набора радиоэлектронных аналоговых и цифровых деталей, индикаторов, элементов правления и инструментов /2/.

2.2 Меню File

Меню

Рисунок 2 - внешний вид меню

 

2.2.1 File/New

Операцию также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+N.

Данная операция предназначена для закрытия текущей схемы и создания новой. При этом создается безымянное окно, которое может использоваться для создания схемы. Если перед этим вы проделали какие-либо изменения текущей схемы, вам будет предложено сохранить текущую схему перед ее закрытием. При запуске Electronics workbench операция выполняется автоматически. По молчанию схема именуется как Default.ewb.

2.2.2 File/Open

Операцию также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+O.

Операция предназначена для открытия же существующего файла схемы. Отображает стандартное диалоговое окно открытия файла, в котором необходимо выбрать диск и каталог, содержащий файл схемы, который вы хотите открыть. Открывать можно только файлы с расширениями.ca,.сa3,.сd3,.сa4 и .Ewb.

2.2.3 File/Save

Операцию также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+S.

Сохраняет текущий файл схемы. Отображается стандартное диалоговое окно сохранения файла, в котором необходимо выбрать диск и каталог, где вы хотите сохранить схему и название файла. Расширения.Ewb добавляются к имени файла автоматически. Например, схема с именем Mycir, будет сохранена как Mycir.ewb.

 

2.2.4 File/Save as

Команда аналогична операции

Используйте эту команду, чтобы безопасно экспериментировать на копии схемы, без изменения оригинала.

 

2.2.5 File/Revert to Saved (Revert)

Эта команда восстанавливает схему к виду, который она имела в момент последнего сохранения.

 

2.2.6 File/Import

Команда преобразует нестандартные файлы схем (расширение .net или.сir) и преобразовывает их к стандартному виду

2.2.7 File/Export

Сохраняет файл схемы с одним из следующих расширений: .net,.scr,.cmp,.cir,.plc.

2.2.8 File/Print

Операцию также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+P.

Команда предназначена для полной или частичной распечатки схемы и/или приборов. Для выполнения операции необходимо выбрать

2.2.9 File/Print Setup (Windows)

Эта операция предназначена для настройки принтера. Отображает стандартное диалоговое окно Print Setup, из которого Вы можете выбрать становленный принтер и определять ориентацию изображения, бумажный размер, бумажный источник и другие параметры. Для схем, которые по ширине больше чем по высоте, используйте альбомную ориентацию. Если схема слишком велика для печати на одном листе, печать будет автоматически производиться на нескольких страницах.

 

2.2.10 File/Exit

Операцию также можно вызвать одновременным нажатием клавиш ALT+F4.

Операция предназначена для завершения работы с пакетом

2.2.11 File/Install (Windows)

Операция предназначена для становки добавочных компонент Electronics workbench. Для ее выполнения будет запрошен диск, содержащий дополнительные компоненты.

2.3 Меню Edit

Меню

Рисунок 3 - Внешний вид меню

2.3.1 Edit/Cut

Операцию также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+X.

Команда используется для даления выбранных компонент, схем или текста. При этом выбранное помещается в буфер обмена, откуда его можно вставлять в нужное место. Команда не сработает, если выбор включает в себя инструментальные пиктограммы.

2.3.2 Edit/Copy

Операцию также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+C.

Команда предназначена для копирования выбранных компонент, схемы или текста. Копия помещается в буфер обмена. Затем вы можете использовать команду Paste, чтобы вставить копию в нужном месте. Операция также не выполнится, если выбор включает инструментальные пиктограммы.

 

2.3.3 Edit/Paste

Операцию также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+V.

Команда помещает содержание Буфера обмена в активное окно (содержание остается в Буфере обмена). Для спешного выполнения операции Буфер должен содержать компоненты

2.3.4 Edit/Delete

Операцию также можно вызвать нажатием клавиши DEL.

Эта команда полностью даляет выбранные компоненты или текст. Используйте команду Delete с осторожностью. даленная информация не может быть восстановлена.

2.3.5 Edit/Select All

Команда выбирает все элементы в активном окне (окно схемы, окно подсхемы или окно описания). Если прибор - часть выбора, команды Edit/Copy и Edit/Paste становятся недоступными. Для того, чтобы выбрать все, кроме нескольких элементов, используйте команду Select All, и затем снимите выделение с лишних элементов, нажимая CTRL с левой кнопкой мыши.

2.3.6 Edit/Copy as Bitmap

Команда предназначена для копирования растрового изображения элементов в Буфер обмена. Вы можете использовать эти изображения в текстовых процессорах или программах обработки изображений.

Чтобы скопировать растровое изображение элементов необходимо:

) выбрать Edit/Copy as Bitmap (курсор изменится на crosshair),

б) нажать и держивать кнопку мыши перемещая курсор, чтобы сформировать прямоугольник, включающий необходимые для копирования элементы,

в) отпустить кнопку мыши.

2.3.7 Edit/Show Clipboard

Команда отображает содержание Буфера обмена. Буфер обмена - временное место хранения для компонентов или текста, которые Вы хотите поместить позже в другом месте в схеме. Вы можете также использовать Буфер обмена, чтобы передать информацию от Electronics workbench к другой прикладной программе. Буфер обмена может содержать графику (компоненты или схемы) и текст. Если активное окно не может содержать тип информации, которая находится на Буфере обмена, или если Буфер обмена пуст, команда Edit/Paste будет не доступна. Например, если Буфер обмена содержит компоненты, текущим является окно описания, команда Paste будет недоступна. Чтобы закрыть Буфер обмена, дважды щелкните меню Control(Windows).

2.4 Меню Circut

Меню

Рисунок 4 - Внешний вид меню

2.4.1 Circuit/Rotate

Операцию также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+R

Команда позволяет вращать выбранные компоненты на 90 градусов по часовой стрелке. Текст, связанный с компонентом (метки, значения и информация о модели), может быть повторно становлен, но при выполнении команды не вращается. В случае необходимости, провода, приложенные к компоненту перенаправляются автоматически. Когда Вы вращаете амперметр и вольтметр, вращаются только их терминалы.

2.4.2 Circuit/Flip Vertical

Команда зеркально отражает выбранную схему по вертикали в окне схемы. Обратите внимание, любые провода, приложенные к зеркально отражаемому компоненту перенаправляются по мере необходимости. Текст, связанный с компонентом (метки, значения и информация о модели), может быть повторно

2.4.3 Circuit/Flip Horizontal

Команда зеркально отражает выбранную схему по горизонтали в окне схемы. Любые провода, приложенные к зеркально отражаемому компоненту перенаправляются по мере необходимости. Текст, связанный с компонентом (метки, значения и информация о модели), может быть повторно

2.4.4 Circuit/Component Properties

Команда предназначена для изменения свойств выбранного компонента. Также выводится при двойном нажатии на компоненте. При вызове с помощью всплывающего меню, после нажатия правой кнопкой мыши, назначаются заданные по молчанию свойства для всех выбранных компонентов, впоследствии используемых в этой схеме. Это не воздействует на же размещенные компоненты.

При выполнении команды открывается диалоговое окно Circuit/Component Properties, закладки которого зависят от типа выбранного компонента.

Возможны следующие типы закладок:

- Label,

- Value,

- Models,

- Schematic Options,

- Fault,

- Node,

- Display,

- Analysis Setup.

2.4.4.1

Закладку также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+L.

Используйте эту закладку, чтобы становить или заменить метку компонента и идентификатор (компоненты типа соединителей, заземлений, измерителей не имеют идентификаторов).

Если Вы вращаете или зеркально отражаете компонент, метка может быть становлена повторно. Если, в результате, провод проходит через метку, Вы можете сдвинуть метку направо, добавляя несколько пробелов перед меткой.

Чтобы вставить общую информацию в схему, введите текст в окно описания, доступное из меню Window.

Обратите внимание, идентификаторы назначаются системой уникально идентифицируя компонент. Вы можете изменять их в случае необходимости, но они должны оставаться никальными. Идентификаторы не могут быть далены.

2.4.4.2 Value Tab (Свойства компонента)

Закладку также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+U.

Поля на этой закладке различаются в зависимости от компонента.

 

2.4.4.3 Закладка Models (Свойства компонента)

Закладку также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+М.

Используйте эту закладку, чтобы выбрать модель, используемую для компонента и для редактирования, добавления или даления моделей или библиотек. Компоненты по молчанию лидеальны, что для большинства схемотехнических моделирований может быть достаточным. Однако, если вы хотите увеличить точность результатов теста, используйте лреальную модель.

2.4.4.4 Закладка

Закладка используется, чтобы становить цвет провода.

2.4.4.5 Закладка

Закладку также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+F.

Используйте эту закладку, чтобы назначить неисправность на терминал компонента.

Leakage

Short

Open

 

2.4.4.6 Закладка

 

 

Закладка используется для изменения свойств зла.

Node

Use

Set

2.4.4.6 Закладка

Закладка используется для отображения/скрытия тех или иных элементов

Когда выбрано

Show

2.4.4.7 Закладка

Закладка используется для настройки параметров элементов, таких как рабочая температура.

Use

Set

Некоторые компоненты отображают дополнительные параметры на этой закладке, для использования вместе с параметрами, описанными в техническом справочнике

2.4.5

Команду также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+B.

Команда объединяет выбранные элементы схемы в подсхему, в действительности создавая интегральную схему.

Подсхема может содержать так много компонентов, как требуется. Любая подача проводов к другим компонентам или соединителям в схеме станет терминалами на пиктограмме подсхемы.

Чтобы создать подсхему:

)

б)

Copy

Move

Replace

Выбранные компоненты появляются в новом окне, окне подсхемы. Имя новой подсхемы добавляется к списку доступных подсхем, который отображается, когда пиктограмма подсхемы перемещаться из инструментальной панели

2.4.6

Команда отображает подменю выбора для величения или уменьшения размера дисплея окна схемы.

2.4.7

Команда предназначена для правления всем дисплеем схемы. Изменения относятся только к текущей схеме.

В окне команды выводится следующий набор закладок:

-Grid,

-Show/Hide,

-Display,

-Value.

2.4.7.1 Закладка

 

 

Закладка правляет дисплеем и использованием сетки, лежащей в основе окна схемы. Использование сетки прощает выравнивание элементов в схеме. Вы можете использовать сетку без ее отображения. Отображение сетки осуществляется на заднем плане окна схемы. Сетку добно использовать при расстановке объектов.

2.4.7.2 Закладка

 

Закладка правляет дисплеем информации в окне схемы. Ее параметры полезно использовать когда нужно скрыть обьект.

2.4.7.3 Закладка

Закладка правляет шрифтом, используемым для меток и ссылок на идентификаторы.

2.4.7.4 Закладка

Закладка правляет шрифтом, используемым для значений и моделей.

2.5 Меню

Меню

Рисунок

 

2.5.1 Analysis/Activate

Команду также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+G.

Команда активизирует схему (включает переключатель питания). Активизация схемы начинает последовательность математических операций, чтобы вычислить значения для тестовых точек в схеме.

Переключатель питания остается включенным, пока Вы не останавливаете или не приостанавливаете моделирование.

 

2.5.2 Analysis/Pause and Analysis/Resume

Команду также можно вызвать нажатием клавиши

Команда временно прерывает или продолжает моделирование (управляется кнопкой Pause/Resume). Приостановка полезна, если вы хотите рассмотреть форму волны (форму кривой, форму сигнала) или сделать изменения в инструментальных настройках. (Имитация простых схем может оказаться слишком быстрой для приостановки.)

 

 

2.5.3

Команду также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+T.

Команда вручную останавливает моделирование. Имеет тот же самый эффект как щелчок переключателя питания.

Обратите внимание, что выключение энергии стирает данные и инструментальные следы и сбрасывает все значения к начальным.

2.5.4

Команду также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+Y.

Electronics

Чтобы рассмотреть или изменить любые из параметров, выберите

 

2.5.5 Analysis/DC Operating Point

 

 

Команда

 

2.5.6 Analysis/AC Frequency

 

 

Команда

 

2.5.7 Analysis/Transient

 

 

Команда

 

 

2.5.8 Analysis/Fourier

 

 

Команда выполняет анализ

 

 

2.5.9

 

 

Команда выполняет анализ

 

 

2.5.10

 

 

Команда выполняет анализ

 

2.5.11 Analysis/Parameter Sweep

 

 

Команда

 

2.5.12 Analysis/Temperature Sweep

 

Команда

 

 

2.5.13 Analysis/Pole-Zero

 

Команда

 

2.5.14 Analysis/Transfer Function

 

Команда

 

2.5.15 Analysis/Sensitivity

 

 

Команда

 

2.5.16 Analysis/Worst Case

 

 

Команда

 

 

2.5.17 Analysis/Monte Carlo

 

 

Команда

 

 

2.5.18 Analysis/Display Graph

Команда выводит графические результаты анализа.

2.6

Меню

Рисунок 6 - Внешний вид меню

2.6.1

Команду также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+W.

Команда аккуратно расставляет открытые окна.

2.6.2

Команда переносит окно схемы на передний план.

2.6.3

Команду также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+D.

Команда открывает окно описания. (Если окно описания же открыто, переносит его на передний план.) Вы можете напечатать комментарии или указания в окне описания, также вставить текст из другой прикладной программы или описания схемы.

2.7 Меню

Меню

Рисунок 7 - Внешний вид меню

2.8.1

2.8.2

2.8.3

2.8.4

2.8.5 Проставьте необходимые номиналы и свойства каждому элементу. Для этого нужно дважды щелкнуть мышью на элементе.

2.8.6 Когда схема собрана и готова к запуску, нажмите кнопку включения питания на панели инструментов. В случае серьезной ошибки в схеме (замыкание элемента питания накоротко, отсутствие нулевого потенциала в схеме) будет выдано предупреждение.

2.8.7

2.8.8
3 Моделирование радиоэлектронных стройств при помощи программного комплекса

3.1 Подготовка к работе

Для работы с программным комплексом

Для начала работы с программным пакетом необходимо загрузить систему становить

3.2 Моделирование интегрирующей

Для начала разработки необходимо загрузить файл-схему в среду Electronics

Далее нужно нанести на рабочую область

Рисунок 3.1 -

необходимы: источник импульсов (Function Generator), резистор (Resistor), конденсатор (Capacitor), осциллограф (Oscilloscope) и заземление (Ground). Резистор и

Каждый элемент имеет точки соединения, которые нужно соединить для получения нужной схемы. Это делается выбором контакта левой кнопкой мыши и переносом ее к другому контакту, при этом создается провод, соединяющий их. При необходимости на провод можно нанести зел (

Когда схема создана и готова к работе для начала имитации процесса работы необходимо выполнить команду меню щелкнуть кнопку включения питания на панели инструментов. Данное действие приведет в рабочее состояние схему и в одном из окон строки состояния будет показываться время работы схемы, которое не соответствует реальному и зависит от скорости процессора и системы персонального компьютера, именно поэтому для разработки сложных схем рекомендуется использовать компьютеры

Теперь, для произведения анализа имитации можно изменять номиналы элементов, выводить и настраивать терминалы приборов. В данном случае можно просмотреть осциллограмму на выходе

Рисунок 3.2 - Вид нормальной панели осциллографа

При использовании осциллографа в

Вид расширенной панели осциллографа показан на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Расширенная панель осциллографа

Теперь для изучения свойств RC

Рисунок 3.4 - Панель генератора импульсов

При помощи генератора импульсов можно формировать три вида сигналов: синусоидальный, пилообразный и прямоугольный. В данном случае для анализа нужен прямоугольный импульс. Для перевода генератора в нужный режим требуется нажать соответствующую кнопку на панели. Также можно изменить другие параметры - частоту и амплитуду сигнала.

Перед изменением каких либо параметров следует отключать источники питания схемы, иначе возможно получение неверных результатов.

Выходной сигнал интегрирующей цепи показан на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - Сигнал на выходе интегрирующей

Для того, чтобы изменить каие-либо параметры элементов схемы нужно дважды щелкнуть левой кнопкой мыши на нужном элементе, при этом будет выведено окно свойств элемента. Пример такого окна приведен на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 Окно параметров резистора

Кроме анализа прямого наблюдения за терминалами инструментов

Рисунок 3.7 - Параметры анализа AC Frequency

Для получения графиков АЧХ и ФЧХ нужно нажать кнопку

Рисунок 3.8 - АЧХ и ФЧХ интегрирующей

3.3

Для моделирования дифференцирующей

Рисунок 3.9 - Дифференцирующая

С дифференцирующей

Рисунок 3.10 - Сигнал на выходе дифференцирующей

После внесения изменений или окончания работ схему можно сохранить, воспользовавшись командой меню

Рисунок 3.11 - АЧХ и ФЧХ дифференцирующей

3.4 Моделирование транзисторного автогенератора

Для моделирования транзисторного автогенератора необходимо собрать схему, представленную на рисунке 3.12. Для этого нужно нанести все компоненты схемы на рабочую область Electronics

Рисунок 3.12 - Модель транзисторного автогенератора

За сигналом на выходе генератора добно наблюдать, используя расширенное окно терминала осциллографа. На рисунке 3.13 показан момент начала генерации сигнала и момент становки стабильного режима транзисторного автогенератора. Для более детального изучения можно пользуясь полосами прокрутки и изменениями параметров терминала.

Для получения более точной модели можно заменить компоненты реальными моделями существующих, т.е. например заменить идеальный транзистор моделью реально существующего транзистора. Electronics

Рисунок 3.13 - Сигнал на выходе транзисторного автогенератора

После завершения работы с программным комплексом нужно закрыть программу, предварительно сохранив схему, если это необходимо.

4 Бизнес-план

Целью данного бизнес плана является получение кредита на разработку обучающего пособия по работе с программным пакетом

Программный пакет

4.1 Компания

лматинский институт энергетики и связи основан 10 января 1997 года на базе Алматинского Энергетического института. Он занимается подготовкой специалистов различных специальностей: инженеров электроэнергетиков, теплоэнергетиков, экономистов, также инженеров радиотехников. В данное время в институте занимается 2800 студентов, преподавание ведут 160 докторов и кандидатов наук.

Помимо подготовки специалистов институт занимается научно-исследовательской и конструкторской работами. На базе исследований, выполненных на кафедрах и в лабораториях АИЭС защищено 9 докторских, более 150 кандидатских диссертаций, опубликовано более 420 монографий, учебников и учебных пособий, получено свыше 400 патентов и авторских свидетельств на изобретения.

4.2 Продукция

Программный продукт

Отличительной особенностью данного руководства является его никальность на Казахстанском рынке, поскольку подобные описания

4.3 Оценка реализационной цены метода, также затрат на его разработку

При оценке реализационной цены разработки необходимо учитывать затраты на ее выполнение, стоимость человеко-дня, трудоемкость (в чел/днях), лимитную цену продукта, также цену реализации. Расчет данных показателей приведен выше в пункте экономической части.

Затраты на материалы - 2165 т.,

Фонд оплаты труда - 16411,27 т.,

Отчисления на социальное страхование - 4923,38 т.,

мортизационные отчисления - 7,27 т.,

Затраты на электроэнергию - 431,98 т.,

Косвенные расходы - 10443,53 т.,

Общеинститутские расходы - 22379,0 т.,

ИТОГО СОБСТВЕННЫЕ РАСХОДЫ - 58981,43 т.,

Отчисления в фонд занятости - 298,39 т.,

Отчисления в дорожный фонд - 1179,63 т.,

ИТОГО СЕБЕСТОИМОСТЬ РАЗРАБОТКИ - 60459 т.,

Лимитная цена - 84643,23 т,

Цена рефлизации - 101571,88 т.

4.4 Рынок

В связи со специфичностью программного обеспечения

На сегодняшний день данная продукция на рынке Казахстан

4.5 Маркетинг

Конечными потребителями предлагаемого продукта являются предприятия занимающиеся подготовкой специалистов в области радио- электротехнике, так как руководство по

Продажа программы будет осуществляться как непосредственно самим институтом, так и через сеть магазинов, занимающихся реализацией компьютерной продукцией, посредством заключения договоров на реализацию продукции.

Одним из основных способов продвижения программы на рынок будет реклама. Планируется использовать следующие каналы распространения рекламы:

-реклама в средствах массовой информации;

-реклама на паковке продукции;

-распространение в сети

- рассылка информации о продукте потенциальным заказчикам посредством обычной и электронной почты.

Политика поддержки продукции заключается в информировании потенциальных покупателей о выпуске новых версий и дополнений к продукту, постоянным клиентам предоставление скидки при его покупке.

4.6 Менеджмент

Для

Таблица 4.1а

Наименование	Исполнитель	Трудоем., Чел/дни
1 Выдача задания.	Руководитель	1
2 Составление	Инженер	1
3а	Инженер	10
4 Постановка задачи разработки руководства пользователя.	Консультант	5
5а	Инженер	3
6 Перевод документации	Инженер	5

Продолжение таблицы 4.1

Наименование	Исполнитель	Трудоем., Чел/дни
7 Перевод документации	Инженер	5
8 Перевод документации	Инженер	5
9 Задание электрических цепей и параметров для примеров.	Руководитель	1
10 Составление схем примеров в	Инженер	1
11 Анализа	Консультант	1
12 Отладка схем примеров.	Инженер	5
13 Составление руководства по использованию интерфейса	Инженер	5
14 Составление руководства У	Инженер	5
15а	Инженер	1
16 Анализ полученных результатов.	Консультант	2
17 Разработка технико-экономическойа	Инженер	3
18 Оформление	Инженер	4
19 Подведение	Инженер Консультант	2 2
20 Защита работы.	Инженер Руководитель	1 1
Итого:		70

4.7 Оценка риска и страхование

Шансы на спех можно оценить как очень высокие вследствие наличия малого количества конкурентов и их местонахождения. Виды риска, которым может быть подвергнута данная разработка заключается в изменении налоговой политики, колебаниях валютного курса и сужении потребительского рынка.

Организационные меры по профилактике рисков и меры по сокращению потерь:

) становка системы сигнализации помещений и приобретение сейфов и несгораемых шкафов,

б) организация службы наемной охраны,

в) страхование имущества,

г) обязательное резервное копирование и защита от несанкционированного доступа.

4.8 Финансирование

Полные

- З_м - затраты на материалы;

- З_з.п. - затраты н

- З_а -а

- З_э -а

- З_пр. -а

т.е.

З = З_м + З_з.п. + З_а + З_э + З_пр.

Затраты

Составим таблицу расхода материалов (таблица 4.2)

Таблиц

Наименование Единица измерения	Количе- ство	Цена за Единицу	Стои- мость
1 Бумага писчая	упаковка	3	200	600
2 Бумаг	упаковка	1	500	500
3 Ручки шариковые	шт.	10	30	300
4 Карандаши	шт.	4	25	100
5 Картридж	проценты	10	6650	665
ИТОГО				2165

Труд исполнителей разработки руководства оплачивается согласноа

Таблица 4.3 - Оплата труда исполнителей

Исполнитель	Месячный оклад, тенге	Стоимость чел/дня, тенге	Оплата труда, тенге
1 Руководитель	6	236,22	708,66
2 Инженер	4	157,48	8818,88
3 Консультант	4500	177,17	1948,87

Основная заработная плата определяется как сумма оплаты труд

З_осн = (708,66 + 8818,88 +1948,87)*(1 + 0,3) = 14919,33 тенге.

Фонд оплаты труд

ФОТ = З_осн + 0,1* З_осн

ФОТ =1,1* 14919,33 = 16411,27 тенге.

Отчисления

О_фсс =а

О_фсс = 0,3* 16411,27 = 4923,38 тенге.

мортизационные отчисления берутся исходя из того, что стоимость ПЭВМ, на которойа

= (94* 0,08* 50+ 53* 0,2* 20) / 264 = 7,27 тенге.

Затраты н

З_Э =

где

T

S

Для компьютера:

Для принтера:

Стоимость киловатт-часа электроэнергии на 01.03.98 года составлял

З_Э = ((0,5* 180) + (0,05* 50))* 4,5 = 372,78 тенге.

Косвенные расходы рассчитываются как 70% от З_осн:

З_косв. = 0,70* 14919,33 = 10443,53 тенге

Общеинститутские расходы рассчитываются как 150% от З_осн:

З_ои = 1,5* 14919,33 = 22379,0 тенге.

Собственные затраты составляют:

З_{суммар.} = 58922023 тенге.

Отчисления в на медицинское страхование берутся как 1% от З_осн:

О_дф = 0,02* З

О_дф = 0,01* 14919,33 = 149,19 тенге.

Отчисления в фонд занятости составляют 2% от З_осн:

О_фз = 0,02* З_осн

О_фз = 0,02* 14919,33 = 298,39 тенге.

Таким образом, себестоимость (общая сумма затрат) разработки определяется как сумма всех затрат, включая накладные расходные и отчисления в дорожный фонд и фонд занятости.

С = 58922,23 + 298,39 + 298,39 = 59519,0 тенге.

Сводная смета затрат на проведение разработки на тему Применение программного комплекса

Таблица 4.4 - Сводная смета затрат на проведение разработки

Наименование статей затрат 1. Затраты на материалы	2165
2. Фонд оплаты труда	16411,27
3. Отчисления на социальное страхование	4923,38
4. Отчисления на медицинское страхование	149,19
5. Отчисления в фонд занятости	298,39
6. Амортизационные отчисления	7,27
7. Затраты на электроэнергию	372,78
8. Косвенные расходы	10443,53
9. Общеинститутские расходы	22379,0
ИТОГО СЕБЕСТОИМОСТЬ РАЗРАБОТКИ	59370,32

Лимитная цена разработки складывается из себестоимости научно-исследовательской продукции и прибыли:

Ц_л = С + П

Прибыль рассчитывается как 40% от себестоимости разработки:

П = 0,4* С

П = 0,4* 59370,32= 23748,13тенге.

Ц_л = 59370,32+ 23748,13= 83118,45 тенге.

Цена реализации, с четом налога на добавленную стоимость (НДС), в размере

Ц_р = Ц_л + НДС = Ц_л + Ц_л* 0,2

Ц_р = 1,2* 83118,45а

В словиях рыночных отношений цена реализации научно-исследовательской продукции будет изменяться по многим причинам, в частности, с ростом инфляции. Рыночная стоимость разработки напрямую зависит от состояния рынка и спроса на научно-исследовательскую продукцию и популярности программного продукта на текущий момент.

Для финансирования разработки предлагается взять кредит в Национальном Банке Казахстана 10% годовых на 6 месяцев. Предлагаемый размер кредита 6.

График возврата кредита представлен в таблице 4.5.

Таблица 4.5 - График возврата кредита

Месяц	Кредит	Затраты	% по кредиту	Долг по кредиту	Доход	Баланс
1	6	25	500	60500	-	Отр.
2	-	25	500	61	-	Отр.
3	-	8481	500	61500	99742	Отр.
4	-	-	500	62	-	Полож.
5	-	-	500	62500	-	Полож.
6	-	-	500	63	-	Полож.

Т.е. в случае спешной разработки и продаже продукта возврат кредита возможен через 3 месяца но учитывая специфичность разработки предлагается запланировать срок возврата 6 мес.

Продукт полностью окупается при продаже даже одного комплекта. Изготовление последующих комплектов практически не

Таблица 4.6 - График получения прибыли

Время	Долг по кредиту	Доход	Баланс
1 мес	60500	-	Отр.
1 мес	61	-	Отр.
1 мес	61500	99742	Полож
1 мес	62	-	Полож
1 мес	62500	-	Полож
1 мес	63	-	Полож
Продажа 2-го пакета	-	99742	Полож
Продажа 5-ти пакетов	-	498710	Полож
Продажа 10-ти пакетов	-	997420	Полож

График, соответствующий таблице 4.6 приведен на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - График продажи продукта

При продаже большего числа пакетов рекомендуется снизить стоимость продукта для расширения рынка продажи.
5 Безопасность

Работа с программным пакетом

При работе на оператора оператора воздействуют следующие факторы: радиация монитора, шум и вибрация работы вентиляторов блока питания и принтеров, мерцание монитора (50-12Гц), монотонность работы, длительное нахождение в сидячем положении и постоянное напряжение зрительной системы.

Ввод данных может осуществляться множеством способов: ввод данных с помощью клавиатуры, считывание с различных накопителей (CD-ROMов, флоппи-дисков, магнитооптических дисков, и др.), с помощью сканеров и другого оборудования. Наиболее важным и распространённым является ввод данных посредством клавиатуры, но он является и самым томительным. Если оператор не обладает навыками печати вслепую десятипальцевым методом, то большой объём вводимой информации является довольно тяжёлой и сложной задачей. При этом сталость появляется же через короткий промежуток времени. И на протяжении длительного периода это может привести к неблагоприятным последствиям, изменениям в костной ткани, болезням суставов.

Кроме ввода данных, оператор осуществляет запрос и приём информации. Приём информации может осуществляться как в письменной форме, так и в электронной. В письменной Ц

При работе с дисплеем оператор подвергается воздействию некоторых вредных факторов: радиации, излучаемой электронно-лучевой трубкой, монотонностью выполняемой работы, длительному пребыванию в сидячем положении и постоянной нагрузке на зрительную систему. Кроме этого, оператор подвергается шумовому воздействию, которое возникает вследствие работы вентиляторов, становленных внутри корпуса системного блока компьютера, работы принтеров (особенно матричных), работы кондиционеров и т.д.

Для уменьшения воздействия радиации, излучаемой электронно-лучевой трубкой дисплея, применяют стеклянные или сеточные фильтры, меньшающие мерцание, повышающие контрастность и чёткость изображения, или используют современные мониторы со спецификацией Уlow radiationФ, которые можно использовать без защитных экранов, так как они покрыты специальным антибликовым составом для лучшего восприятия изображения и для меньшения отражения внешнего освещения.

Кроме утомления зрительной системы, идёт томление шеи и спины. Для меньшения воздействия этих факторов следует придерживаться следующего режима работы:

1) периодически делать короткие перерывы для отдыха (через 30 минут работы)

2) периодически делать разминку. Выполнить несколько простых физкультурных упражнений для неработающих мышц.

Размещение технических средств и кресла оператора в рабочей зоне должно обеспечивать удобный доступ к основным функциональным злам и блокам аппаратуры для проведения технической диагностики, профилактического осмотра и ремонта; возможность быстро занимать и покидать рабочую зону; исключение случайного приведения в действие средств правления и ввода информации; добную рабочую позу и позу отдыха /9/.

Для уменьшения воздействия нагрузки на зрительную систему и для меньшения воздействия монотонности работы дисплей размещаем на столе или подставке так, чтобы расстояние от глаз до экрана не превышало 700 0. В горизонтальной плоскости гол наблюдения экрана не должен превышать 60^{0. Клавиатуру размещаем на столе или подставке так, чтобы а}

Документ (бланк) для ввод 0. гол наклона клавиатуры станавливается равным 15^{0 .}

Экран дисплея, документы и клавиатуру располагаем так, чтобы перепад яркостей поверхностей, зависящий от их расположения относительно источника света, не превышал 1:10 (рекомендуемое значение 1:3). При номинальных значениях яркостей изображения на экране 50-100 кд.м^{3 освещённость документа должна составлять 300-500 к.}

Устройства документирования и другие, нечасто используемые технические средства, располагаем справа от оператора в зоне максимальной досягаемости, средства связи слева, чтобы освободить правую руку для записей.

Рабочий стол и клавиатуру освещаем сбоку настольной лампой накаливания, при этом оставим общее освещение включенным для меньшения резкости.

Произведём расчёт общего искусственного освещения, необходимого для данной работы.

Светильники в помещении располагаем в соответствии с правилами пожарной безопасности. для данной работы (работа с программным комплексом

Коэффициенты отражения потолка, стен, пола из таблицы 2.4 /10/ соответственно 70%, 50% и 30%. Рабочая поверхность находится на высоте 1 м от пола. Так как принимаем систему общего освещения люминесцентными лампами, то высота свеса равна 0,7м.

Рассчитаем расстояние от светильника до рабочего места:

Необходимый световой поток каждого светильника рассчитывается по формуле:

З*S*Z)/(N*

где E - заданная минимальная освещённость;

З- коэффициент запаса;

2;

Для нахождения

где А - длина помещения, м ;

Тогд

Коэффициент запаса находим по таблице 1.10 /10/ К_{З=1,5; Z принимаем равным 1,2. Число светильников определяем по формуле 2а , где S - площадь помещения, м²;}

Тогд 2

По вышеприведённой формуле рассчитаем необходимый световой поток каждого светильника:

Ф=(E*K_З*S*Z)/(N*

На основании этого из таблицы 2.2 /10/ выбираем лампу ЛДЦ мощностью 15 Вт с номинальным световым потоком 500 лм.

С учётом того, что длина лампы примерно 450 мм, можно предложить следующую схему расположения светильников.

Рисунок 5.1 - Схема расположения светильников в помещении.

При работе оператора на него действуют различные шумы, создаваемые работающими принтерами (в основном матричными), вентиляторами, становленными в системном блоке компьютера, звуковыми платами или динамиками, встроенными в компьютер, кондиционерами и прочим оборудованием. Для меньшения воздействия шума на организм оператора следует применять более современное оборудование (замена матричных принтеров на лазерные), также производить своевременную профилактику оборудования.

Микроклимат помещения оказывает значительное влияние на оператора. Отклонение отдельных параметров микроклимата от рекомендованных значений снижают работоспособность, ухудшают самочувствие и могут привести к профессиональным заболеваниям.

В зависимости от энергозатрат организма ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ Воздух рабочей зоны, общие санитарно-гигиенические требования предусматривает три категории работ. В соответствии с ГОСТ, работа оператора ЭВМ может быть отнесена к лёгкой физической работе категории 1б с 0С, в холодный период года среднесуточная температура наружного воздуха составляет -10⁰С и ниже. Оптимальная относительная влажность колеблется в пределах 40-60%.

Оптимальные нормы параметров микроклимата с чётом категории данной работы следующие: в холодный период года температура воздуха 21-23⁰С, скорость движения воздуха не более 0,1 м/c; в тёплый период года температура воздуха должна составлять 22-24⁰С, скорость движения воздуха не более 0,2м/с. Допустимые значения относительной влажности в холодный период года 75% и 60% в тёплый период года при температуре 27⁰С. Для обеспечения данных условий микроклимата в холодное время года применяют систему центрального отопления, в тёплое время года кондиционеры.

5.2 Электробезопасность

Помещение, в котором осуществляется работа над программой, по степени электроопасности относятся к помещениям без повышенной опасности - помещения сухие, с нормальной температурой, изолированными полами, беспыльные, имеющие малое количество заземлённых предметов. Компьютер питается от однофазной сети переменного тока промышленной частоты с заземлённой нейтралью, напряжением 22В.

Системный блок компьютера имеет напряжения сигналов ТТЛ уровней

Поскольку попадание человека под воздействие высокого напряжения в данном стройстве возможно только по причине аварии (пробой изоляции), то рассчитаем возможный ток через тело человека (h

h

Полученное значение выше смертельного порога (0. для переменного тока), значит необходимо предусмотреть меры по защите человека от поражения электрическим током.

1)а

2) Заземлить корпус всего компьютера, посредством заземляющего вывода в сетевом шнуре или отдельным заземляющим проводом;

3)а

Произведём расчёт защитного заземления компьютеров в ВЦ.

Для защиты от опасного напряжения прикосновения необходимо использовать защитное заземление. Наиболее эффективным является использование контурного заземлителя, размещённого по периметру здания ВЦ.

Требуемое сопротивление защитного заземляющего стройства для данного случая должно быть не более 4 Ом, т.е.

з<

С учётом плана здания и его размеров строим предварительную схему заземлителя (рисунок 5.2).

Рисунок 5.2 - Схема контурного заземлителя

При этом вертикальные электроды размещаются на расстоянии а=5 м один от другого. Расчёт производим для однородной земли, где грунтом является суглинок, с дельным сопротивлением грунта р=100 Ом /м.

Заземлитель выполняется из вертикальных стержневых электродов длиной в = 2,5 м, диаметром

L

L

и сечением 250 = 0,8 м. Количество вертикальных электродов

Расчётные сопротивления растеканию тока электродов - вертикального в и горизонтального г определяются по соотношениям /8/ :

0+B / 2 = 2,05 м

Так как заземлитель контурный и

По справочным данным /8/ определяем коэффициенты использования электродов заземлителя - вертикальных и горизонтальных

hв =0,66

hг = 0,36

Сопротивление растеканию тока группового заземлителя рассчитывается по формуле :

Это сопротивление меньше допустимого сопротивления заземления

В целях профилактики рекомендуется один раз в год определять сопротивление грунта.

5.3 Противопожарные мероприятия

Здания, где становлены компьютеры, можно отнести к категории Д пожарной опасности с третьей степенью огнестойкости - здания с несущими и ограждающими конструкциями из естественных или искусственных материалов, бетона или железобетона.

Пожары на вычислительных центрах представляют особую опасность, т.к. сопряжены с большими материальными потерями. Как известно, пожар может возникнуть при взаимодействии горючих веществ, окислителя и источника зажигания. В помещениях вычислительных центров присутствуют все три фактора, необходимые для возникновения пожара.

Возникновение пожара в рассматриваемом помещении наиболее вероятно по причинам неисправности электрооборудования, к которым относятся: искрение в местах соединения электропроводки, короткие замыкания в цепи, перегрузки проводов и обмоток трансформаторов, перегрев источников бесперебойного питания и другие факторы. Поэтому подключение компьютеров к сети необходимо производить через распределительные щиты, позволяющие производить автоматическое отключение нагрузки при аварии.

Особенностью современных ЭВМ является очень высокая плотность расположения элементов электронных схем, высокая рабочая температура процессора и микросхем памяти. Следовательно, вентиляция и система охлаждения, предусмотренные в системном блоке компьютера должны быть постоянно в исправном состоянии, т.к. в противном случае возможен перегрев элементов, не исключающий их воспламенение.

Надёжная работа отдельных элементов и электронных схем в целом обеспечивается только в определённых интервалах температуры, влажности и при заданных электрических параметрах. При отклонении реальных словий эксплуатации от расчётных, также могут возникнуть пожароопасные ситуации.

Серьёзную опасность представляют различные электроизоляционные материалы. Широко применяемые компаунды на основе эпоксидных смол состоят из горючих смол, выделяющих при горении душающие газы. Материнские платы электронных стройств, а также платы всех дополнительных стройств ЭВМ изготавливают из гетинакса или стеклотекстолита. Пожарная опасность этих изоляционных материалов невелика, они относятся к группе трудно горючих, и могут воспламениться только при длительном воздействии огня а

Поскольку в рассматриваемом случае при возгораниях электроустройства могут находиться под напряжением, то использовать воду и пену для тушения пожара недопустимо, поскольку это может привести к электрическим травмам. Другой причиной, по которой нежелательно использование воды, является то, что на некоторые элементы ЭВМ недопустимо попадание влаги. Поэтому для тушения пожаров в рассматриваемом помещении можно использовать либо порошковые составы, либо становки углекислотного тушения. Но поскольку последние предназначены только для тушения небольших очагов возгорания, то область их применения ограничена. Поэтому для тушения пожаров в данном случае применяются порошковые составы, так как они обладают следующими свойствами: диэлектрики, практически не токсичны, не оказывают коррозийного воздействия на металлы, не разрушают диэлектрические лаки.

Установки порошкового пожаротушения могут быть как переносными, так и стационарными, причем стационарные могут быть с ручным, дистанционным и автоматическим включением.

втоматическая установка и становка с механическим включением отличается только средствами открытия запорного крана. В автоматических становках используются различные датчики обнаружения пожара (по дыму, тепловому и световому излучению), в механических специальные тросовые системы с легкоплавкими замками. В настоящее время освоены модульные порошковые становки ОПА-50, ОПА-100, АПП /9/.

Для обеспечения тушения пожара в рассматриваемом помещении применяется автоматическая стационарная становка порошкового пожаротушения ПС-500. Установка порошкового тушения состоит из сосуда для хранения порошка, баллонов со сжатым газом, редуктора, запорной аппаратуры, трубопроводов и порошковых оросителей.

В рассматриваемом помещении применим извещатели типа ИП 104, которые срабатывают при превышении температуры в помещении +60 ⁰С. И извещатели типа ИП 212, которые срабатывают при скоплении дыма в помещении.

Для профилактики пожарной безопасности организуем обучение производственного персонала (обязательный инструктаж по правилам пожарной безопасности не реже одного раза в год), издание необходимых инструкцийа

План эвакуации людей в случае пожара должен быть составлен таким образом, чтобы за кратчайшее время люди могли покинуть здание, не создавая пробки во время движения. Путь от дверей каждого помещения до выхода из здания должен быть по возможности минимальным. Для этого необходимо честь расположение комнат и всех выходов из здания, включая аварийные. На рисунке 5.3а

^а

На данном плане показаны кратчайшие пути выхода из здания, включая аварийный выход. При этом не создаются пробки в коридорах и в дверных проходах, что позволяет покинуть помещение в кратчайшее время.

Заключение

В дипломной работе была продемонстрирована работа и

На примерах было рассказано о возможностях анализа радиоэлектронных стройств.

Electronics