МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ « ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»
Тема курсового проекта:
« Разработка логического модуля с питанием от сети ». Основные задачи проектирования:
1. Получение практических навыков в разработке, изготовлении и испытании электротехнических и электронных узлов аппаратуры.
2. Ознакомление с основной конструкторской документацией на электронную аппаратуру.
3. Получение практических навыков пользования справочной технической литературой.
4. Получение практических навыков работы с программами *** при разработке электронной аппаратуры.
Содержание курсового проекта.
Структурная схема проектируемого устройства представлена на рис.1.
На рис.1 обозначено:
Т1 - трансформатор
питания;
СВ1, СВ2- схемы выпрямления;
Ф1,
Ф2- фильтры;
ШР - разъем блока питания с реализованной гальванической связью (ГС) и общей точкой ”землей” - Gnd; ТЭЗ - типовой элемент замены, выполненный в виде отдельного модуля, в состав которого входят: СН - стабилизатор напряжения; ЛМ - логический модуль; U1,f1 - действующее значение и частота входного напряжения; U21, U22 - действующие значения выходных напряжений трансформатора питания в режиме холостого хода; UСВ1, UСВ2 – выходные напряжения схем выпрямления при условном отсутствии фильтров; UФ1, UФ2 - напряжения на выходах фильтров;
UH1, IH1, UH2, IH2 - выходные параметры блока питания;
Ni - входной 4-хразрядный код ЛМ; Y – выходной сигнал ЛМ. Следует иметь в виду, что напряжения на выходах СВ и фильтров , а также напряжения нагрузки на ФЭС разделены условно, а в реальной схеме это будут напряжения с одинаковыми параметрами. Для напряжений нагрузок считаем, что их действующие, средние и максимальные значения равны между собой. Питание на ЛМ, а также сигналы Ni и Y подаются через ШР .
Исходными данными для расчетов являются: 1. Параметры напряжения питания:
- действующее значение напряжения U1= 220+5-10 В;
- частота напряжения питания f1= 50±0,05 Гц. 2*.Параметры выходных напряжений БП: - значение напряжения UH2 ( значение параметра UH1 определяется в процессе проектирования модуля ТЭЗ);
- максимальные значения токов нагрузок IH1 и IH2;
- значения коэффициентов пульсаций выходных напряжений КП1 и КП2.
3*. Организация гальванической связи между напряжениями UH1 и UH2.
4*. Кодовое число Ni, задающее логику работы ЛМ.
5. Серии цифровых интегральных микросхем (ИМС) и тип логических элементов, на базе которых требуется реализовать ЛМ (серии 155, 555, 1533, логические элементы И-НЕ).
6. Серия 142 аналоговых интегральных микросхем для реализации стабилизатора напряжения для модуля ТЭЗ.
* Значения указанных параметров для вариантов расчетов приведены в приложении 1.
Порядок выполнения курсового проекта.
1. Проектирование модуля ТЭЗ. 1.1 Получение таблицы истинности (ТИ) для ЛМ по значению кодового числа Ni. ЛМ представляет собой комбинационный автомат на 4 входа и 1 выход. Следовательно, ТИ имеет 16 комбинаций. Пример: N10 = 561 , что соответствует N2 = 1000110001 в 10-разрядном двоичном коде и числу N2 = 0000001000110001 в 16-разрядном двоичном коде, который будет определять функцию Y, как показано в табл.1.
табл. 1
|
Х0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
Х1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
Х2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
Х3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
Y |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1.2 Получение функциональной электрической схемы (ФЭС) ЛМ по ТИ в базисе И-НЕ. Получение ФЭС необходимо выполнить с использованием программы WB по ТИ. ТИ необходимо ввести в качестве исходных данных в программу и в результате получить ФЭС устройства в УГО логических элементов, принятых в США. Задание исходных данных и полученную ФЭС необходимо представить как приложение к пояснительной записке в виде экранного слайда, а также в электронном виде на дискете (диске). ФЭС ЛМ в базисе И-НЕ представить в УГО элементов, предусмотренных российской системой конструкторской документации в виде рисунка в пояснительной записке.
1.3. Разработка принципиальной
электрической схемы (ПЭС) ЛМ и чертежа
печатной платы (ЧПП) для него.
ЛМ требуется расположить на печатной
плате, чертеж которой представлен на
рис.2.
Контактные площадки предназначены для стыковки с разъемом типа РНР2/16-8 и при использовании их в качестве ответной части на печатной плате обозначаются как разъем РНВ2/16-8.
Размер контактных площадок для РНР2/16-8 5×10 мм с металлизированным отверстиями ø 0,75±0,15 мм.
Контактные площадки на плате расположены с шагом 10 мм. Размер выреза «под ключ» на месте контактной площадки 8 составляет 5×10 мм.
Рис. 2
К ЧПП предъявляются следующие требования: - плата имеет 2 токопроводящих медных слоя;
- для реализации использовать элементы И-НЕ 555 серии;
- корпуса ИМС размещаются в один ряд или в несколько симметричных рядов; - ширина печатных проводников и расстояние между ними не менее 0,5 мм;
- число межслойных переходов должно быть минимальным. - при наличии возможности на печатной плате необходимо наносить максимум дополнительной информации, облегчающей процесс изготовления модуля (тип ИМС и расположение вывода 1, тип ШР и нумерацию его выводов, функциональное назначение контактов ШР и т.д.).
Разработка принципиальной электрической схемы (ПЭС) ЛМ и чертежа печатной платы должна включать следующие пункты.
а) Анализ ФЭС ЛМ и определить тип и количество элементов ЛА ( логика И-НЕ) серии 555, необходимых для реализации ЛМ. б) Расчет общего энергопотребление ЛМ. в) Выбор типа интегрального стабилизатора напряжения (ИСН). г) Определение диапазона изменения входного напряжения ЛМ (т.е. UH1), необходимого для работы ИСН. д) Определение типа и количества конденсаторов, необходимых для работы ИСН, а также расчет необходимости применения радиатора и площадь его поверхности при максимально возможном входном напряжении. е) Расчет требуемой ширины печатных проводников для подачи питания на микросхемы и для логических сигналов с учетом ограничений по плотности тока в проводнике. ж) Размещение выбранных элементов на плате типового элемента замены (ТЭЗ), чертеж которой приведен рис.2.
з) Разработка ПЭС и ЧПП логического модуля. и) Выполнение чертежных работ. В “ручном” режиме разработка ПЭС и ЧПП логического модуля производится одновременно. Назначение контактов разъема ТЭЗ дано в прил.1. Разъем выполняется в виде рисунка на ЧПП. Толщину проводящего слоя платы принять равной 0,05 мм. Выполнение данных требований должно быть отражено в пояснительной записке. Выбор каждого элемента должен подтверждаться расчетами или ссылкой на справочные данные. Выбор типа стабилизатора напряжения для питания ИМС, выбор типа конденсаторов, обеспечивающих его работу, а также определение диапазона напряжения UH1 проводятся в соответствии с методикой, изложенной в лекционном материале с использованием справочных данных. По результатам раздела 1.3 выполняются на листах формата А3 следующие чертежи: ПЭС и ЧПП логического модуля и сборочный чертеж для него. Чертежи выполняются в соответствии с требованиями ЕСКД к данному виду чертежей. Кроме того, данные чертежи должны быть отражены в пояснительной записке в виде рисунков.
В учебных целях требуется изготовить на плотном ватмане в масштабе 1:1 макет печатной платы с рисунком на лицевой и обратной сторонах со всей дополнительной информацией.