Лист
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
Федеральное агентство по образованию
КАФЕДРА _______________________________________
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине «Электроника» на тему:
«
Выполнил студент группы
Руководитель проекта Петров П. П.
Москва 2012
Содержание
Введение 3
1 Выбор и обоснование структурной схемы коммутатора 4
2 Выбор серии ИМС 7
3 Разработка электрической принципиальной схемы коммутатора 11
4 Расчет тактового генератора 18
5 Моделирование электронного коммутатора 21
Заключение 22
Список литературы 23
Введение
Цель курсового проекта разработать электронный коммутатор.
В первом разделе курсового проекта выполнена постановка задачи и выбрана структурная схема электронного коммутатора. Во втором разделе выбрана серия электронных микросхем для реализации электронного коммутатора.
В третьем разделе разработана принципиальная схема электронного коммутатора.
В четвертом разделе разработан генератор импульсов (мультивибратор) на логических элементах.
В пятом разделе разработанная схема смоделирована в программе программе Electronics Workbench.
Графическая часть курсового проекта состоит из одного листа формата А2 и листа А4. В графической части представлены принципиальная схема устройства и спецификация элементов схемы.
1Выбор и обоснование структурной схемы коммутатора
Аналоговый коммутатор служит для переключения непрерывно изменяющихся электрических сигналов. Если коммутатор находится в состоянии "включено", его выходное напряжение должно по возможности точно равняться входному; если же коммутатор находится в состоянии "выключено", выходное напряжение должно быть как можно ближе к нулю или, во всяком случае, должно как можно меньше зависеть от входного.
Разновидности аналоговых коммутаторов, могут быть реализованы на электронных элементах с управляемым сопротивлением, имеющим малое минимальное и высокое максимальное значения. Для этих целей могут использоваться диодные мосты, биполярные и полевые транзисторы, интегральные микросхемы. Вследствие неидеальности, они вносят погрешности в обрабатываемые сигналы. Источниками погрешностей электронных аналоговых коммутаторов являются:
ненулевое проходное сопротивление электронного ключа во включенном состоянии и конечная его величина в выключенном;
остаточное падение напряжения на замкнутом ключе, т.е. наличие напряжения на ключе при отсутствии через него тока;
нелинейная зависимость сопротивления ключа от напряжения (тока) на информационном и управляющем входах;
взаимодействие управляющего и коммутируемого сигналов;
ограниченный динамический диапазон (по амплитуде и по знаку) коммутируемых токов и напряжений.
Ключи на биполярных транзисторах и, в особенности, на диодных мостах потребляют значительную мощность по цепям управления и имеют сравнительно большое остаточное напряжение, составляющее единицы милливольт, что вносит заметную погрешность при коммутации слабых сигналов (менее 100 мВ). Такие ключи имеют высокое быстродействие (время переключения диодных ключей, выполненных на диодах Шоттки, достигает 1 нс) и применяются для построения сверхскоростных коммутаторов. Более широкое применение нашли коммутаторы на полевых транзисторах и интегральных микросхемах.
Коммутация сигналов осуществляется в устройствах связи, таких как концентратор, коммутатор, модем, а также применяется для коммутации в средствах связи.
Согласно заданию, необходимо реализовать электронный коммутатор на 20 входов и 28 выходов с частотой коммутации 140 кГц.
Структурная схема разрабатываемого коммутатора содержит коммутатор входов, обеспечивающий выбор одного из и входов, согласно заданному алгоритму (Таблица 1 .1). Сигнал с выхода коммутатора входов поступает па коммутатор выходов, который коммутирует сигнал па один из выходов в соответствии с заданным алгоритмом коммутации выходов.
В качестве коммутатора
сходов используется мультиплексор на
входов, а в качестве коммутатора выходов
демультиплексор на
выходов.
Управление мультиплексором и демультиплексором осуществляется с помощью устройства управления, которое реализует заданный, алгоритм коммутации. Реализация алгоритма коммутации может быть, реализовано либо с помощью счетчиков и логической схемы, либо с использованием программируемой логической матрицы (ПЛМ), либо на базе постоянного запоминающего устройства, в котором запрограммирован алгоритм коммутации.
Таблица 1.1
Номер входа |
Номер выхода |
1 |
28 |
2 |
28 |
3 |
28 |
… |
… |
20 |
28 |
1 |
27 |
2 |
27 |
3 |
27 |
… |
… |
20 |
27 |
… |
… |
1 |
1 |
2 |
1 |
3 |
1 |
… |
1 |
20 |
1 |
Для осуществления коммутации с заданной частотой и синхронизации работы всего коммутатора, необходим тактовый генератор импульсов, который синхронизирует работу устройства управления.
Структурная схема разрабатываемого коммутатора представлена на рисунке (Рис. 1 .1).
Рис. 1.1. Схема структурная коммутатора