Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Результат поиска
Наименование:
Курсовик История развития вычислительной техники. Описание принципиальной схемы параметрического эквалайзера. Получение частотной характеристики. Отличие параметрического эквалайзера от графического. Проведение расчёта надёжности на этапе проектирования.
Информация:
Тип работы: Курсовик.
Предмет: Схемотехника.
Добавлен: 18.01.2009.
Год: 2009.
Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%
Описание (план):
10 Введение
История развития вычислительной техники.
Ещё 1500 лет назад для облегчения вычислений стали использовать счёты. В 1642 г. Блезс изобрёл устройство, механически выполняющее сложение чисел, а в 1694 г. Готфрид Лейбниц сконструировал арифмометр, позволяющий механически производить четыре арифметических действия.
Первая счетная машина, использующая электрическое реле, была сконструирована в 1888 г. американцем немецкого происхождения Германом Холлеритом и уже в 1890 г. применялась при переписи населения. В качестве носителя информации применялись перфокарты. Они были настолько удачными, что без изменений просуществовала до наших дней.
Первой электронной вычислительной машиной принято считать машину ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer - электронный числовой интегратор и вычислитель), разработанную под руководством Джона Моучли и Джона Экера в Пенсильванском университете в США. ENIAC содержал 17000 электронных ламп, 7200 кристаллических диодов, 4100 магнитных элементов и занимал площадь в 300 кв. метром. Он в 1000 раз превосходил по быстродействию релейные вычислительные машины и был построен в 1945 г.
Первой отечественной ЭВМ была МЭСМ (малая электронная счетная машина), выпущенная в 1951 г. под руководством Сергея Александровича Лебедева. Её номинальное быстродействие--50 операций в секунду.
Компьютеры 40-х и 50-х годов были доступны только крупным компаниям и учреждениям, так как они стоили очень дорого и занимали несколько больших залов. Первый шаг к уменьшению размеров и цены компьютеров стал возможен с изобретением в 1948 г. транзисторов. Через 10 лет, в 1958 г. Джек Килби придумал, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов. В 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрел более совершенный метод, позволивший создать на одной пластинке и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами. В 1968 г. фирма Burroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирма Intel начала продавать интегральные схемы памяти.
В 1971 г. был сделан ещё один важный шаг на пути к персональному компьютеру--фирма Intel выпустила интегральную схему, аналогичную по своим функциям процессору большой ЭВМ. Так появился первый микропроцессор Intel-4004. Уже через год был выпущен процессор Intel-8008, который работал в два раза быстрее своего предшественника.
Вначале эти микропроцессоры использовались только электронщиками-любит лями и в различных специализированных устройствах. Первый коммерчески распространяемый персональный компьютер Altair был сделан на базе процессора Intel-8080, выпущенного в 1974 г. Разработчик Altair--крохотная компания MIPS из Альбукерка (шт. Нью-Мексико)--продава а машину в виде комплекта деталей за 397 долл., а полностью собранной--за 498 долл. У компьютера была память объёмом 256 байт, клавиатура и дисплей отсутствовали. Можно было только щёлкать переключателями и смотреть, как мигают лампочки. Вскоре у Altair появились и дисплей, и клавиатура, и добавочная оперативная память, и устройство долговременного хранения информации (сначала на бумажной ленте, а затем на гибких дисках).
А в 1976 г. был выпущен первый компьютер фирмы Apple, который представлял собой деревянный ящик с электронными компонентами. Если сравнить его с выпускаемым сейчас iMac, то становится ясным, что со временем изменялась не только производительность, но и улучшался дизайн ПК.
Вскоре к производству ПК присоединилась и фирма IBM. В 1981 г. она выпустила первый компьютер IBM PC. Благодаря принципу открытой архитектуры этот компьютер можно было самостоятельно модернизировать и добавлять в него дополнительные устройства, разработанные независимыми производителями. За каких-то полгода IBM продала 50 тыс. машин, а через два года обогнала Apple по объёму продаж.
Производительность современных ПК больше, чем у суперкомпьютеров, сделанных десять лет назад. Поэтому через несколько лет обыкновенные персоналки будут работать со скоростью, которой обладают современные суперЭВМ. Кстати, в январе 1999 г. самым быстрым был компьютер SGI ASCI Blue Mountain. По результатам тестов Linpack parallel его быстродействие равнялось 1,6 TFLOPS (триллионов операций с плавающей точкой в секунду).
1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ.
1.1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ.
1) Напряжение питания (В)………0.25
2) Размеры печатной платы (мм)………..124*52
3) Максимальная температура окружающей среды 0С………..40
4) Давление (мм. Рт. Ст.)……….. 720 - 780
5) Влажность (%)……….. 60 - 80
6) Максимальный ток нагрузки (А)………..0,15 1.2 Описание принципиальной схемы параметрического эквалайзера.
К частотной коррекции спектра звуко-вых сигналов приходится прибегать как при записи музыкальных программ, так и при их прослушивании или звуко-усилении в залах и на открытых площад-ках. В одних случаях применением эква-лайзеров добиваются улучшения разбор-чивости речи, в других -- естественности звучания музыкальных инструментов или просто регулируют тембр звучания на свой вкус. Не будем касаться вопроса ча-стотной коррекции музыкальных сигна-лов при их записи в студиях, поскольку этим искусством владеют только опыт-ные звукорежиссеры, и это не техничес-кая задача. Модульный пульт чаще всего будет использоваться на "живых" речевых передачах, а музыка будет воспроиз-водиться с уже обработанных звукоре-жиссерами фонограмм. Условия, при ко-торых работают музыкальные ансамбли в школах или на дискотеках, далеки от студийных и вряд ли позволят получить очень высокое качество звука. Основыва-ясь на этих соображениях, полезно срав-нить применение в модульном пульте различных частотных корректоров.
Установленные во входных линейках простейшие регуляторы тембра по вы-соким и низким частотам позволяют по-лучить приемлемое на слух и примерно похожее звучание от всех микрофонов и источников звука. Но часто этого со-вершенно недостаточно. Например, для повышения разборчивости речи час-то применяют фильтр "оптимальной об-работки речи". Рекомендованный для работы в дикторских студиях радиове-щания фильтр имеет подъем частотной характеристики в районе 5 кГц примерно на 6 дБ и ее спад ниже 100 Гц и выше 6 кГц. После обработки этим фильтром речь становится более разборчивой при повышенном уровне шума, но звучит "суше", менее естественно.
Очевидно, что простые регуляторы тембра не могут обеспечить получение необходимой частотной характеристи-ки. Есть и другие задачи, требующие применения более сложной частотной коррекции. Например, в помещении, где установлены АС, которые могут обеспечить весьма высокое качество звука, вследствие сложения прямых и отраженных от стен звуков образуют-ся стоячие волны, полностью изменяю-щие картину звучания одной из АС. Лю-ди с хорошим слухом это слышат, но не имеют возможности исправить положе-ние. Или беда звукоусиления -- возник-новение акустической "завязки". Мож-но снизить громкость, но тогда какой же смысл в таком звукоусилении?
В этих и многих других случаях требу-ется частотная коррекция в очень узкой полосе спектра, чтобы не изменять об-щий тембр звучания. Считается, что работа узкополосного режекторного фильтра "вырезающего" всего 1/10 октавы, совершена неощутима на слух, а речевых сигналах неза-метна и потеря 1/5 октавы. Практически везде допустимо использовать третьоктавньй фильтр. В профессиональной аппаратуре применяют многополосные частотные корректоры -- эквалайзеры. Но третьоктавньй эквалайзер с регулировками в 30 полосах не столько сложное, сколько очень громоздкое сооружение и встроить его в модульный пульт невозможно.
Поэтому остановимся на параметрическом эквалайзере, отличающемся от графического тем, что центральную частоту в полосе коррекции и добротность каждого звена можно регулировать в широких пределах. Оказывается, что параметрический эквалайзер с двумя полосами имеет примерно такие же возможности, как пяти -- восьмиполосный графический, а если взять четыре полосы то в большинстве случаев возможна замена и графического третьоктавного. Обычно полосы регулируемых частот выбирают так, чтобы они пере-крывали друг друга. Появляется возмож-ность усилить, например, низкие часто-ты при широкой полосе пропускания од-ним звеном и "вырезать" при узкой по-лосе пропускания другого звена усилен-ный фон частотой 100 Гц или поднять вы-сокие частоты и вырезать высокочастот-ные составляющие на 8 кГц "свистящих" звуков речи (с, ц, ч).
Каждое звено фильтра в двухполос-ном эквалайзере (его схема на рис. 1) собрано на счетверенном ОУ типа TL084 (TL074, 1401УД4). Диапазоны частот-ной коррекции полностью определяют-ся выбором номиналов конденсаторов С5, С11 и С13, С14. При указанных зна-чениях емкости интервалы перестрой-ки центральной частоты составляют для "нижнего" диапазона не менее 0,1...2,5 кГц, для "верхнего" -- не менее 0,2...5 кГц. Эти значения выбраны с рас-четом перекрытия диапазона частот, за-нимаемого речевым сигналом, а также области частот, на которых обычно воз-никает акустическая обратная связь.
При выборе другого диапазона кор-рекции нужно пропорционально изме-нить номиналы конденсаторов. При ем-кости конденсаторов С5 и С11, равной соответственно 1200 пф и 1,5 мкФ, час-тотный диапазон регулировки фильтра составляет 40... 1200 Гц, а при емкости конденсаторов С13 и С14, равной соот-ветственно 39 пф и 0,039 мкФ для дру-гого фильтра, -- 1,2... 15 кГц.
Полосу пропускания каждого фильтра можно изменять от 0,25 до 3,6 октавы. Усиление на центральной частоте фильт-ра можно изменять в пределах ±16 дБ. При коррекции подъемом увлекаться не следует учитывая ограниченный запас по перегрузке из-за низкого напряжения питания пульта. Тумблер SA1 включает эквалайзер; разъем XS1 -- дополнитель-ный линейный вход эквалайзера для под-ключения внешнего источника сигнала.
Номинальное входное и выходное напряжение модуля -- 0,25 В, потреб-ляемый ток не превышает 15 мА, нелинейные искажения Кг<0,07 %. 2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ.
2.1. РАСЧЁТ НАДЁЖНОСТИ.
Расчёт надёжности проводится на этапе проектирования. Для расчёта задаются ориентировочные данные. В качестве температуры окружающей среды может быть принято среднее значение температуры внутри блока. Для большинства маломощных полупроводниковых устройств она не превышает 400С.
Для различных элементов при расчётах надёжности служат различные параметры. Для резисторов и транзисторов это допустимая мощность рассеяния для конденсаторов допустимое напряжение, для диодов - прямой ток. Коэффициенты нагрузок для элементов каждого типа по напряжению могут быть определены по величине напряжения источника питания. Так для конденсаторов номинальное напряжение рекомендуется брать в 1,5 - 2 раза выше напряжения источника питания. Рекомендуемые коэффициенты приведены в таблице 1.
Наименование элемента
Контролируемые параметры
Коэффициент нагрузки
Импульсный режим
Статический режим
Транзисторы
РКДОПkН = РФ/РКДОП
0,5
0,2
Диоды
IНРМАХkН = IФ/IПРТ
0,5
0,2
Конденстаторы
UОБКЛkН = UФ/UОБКЛ.
0,7
0,5
Резисторы
РТРАСkН = РФ/РДОП
0,6
0,5
Трансформаторы
IНkН = IФ/IНДОП
0,9
0,7
Соединители
IКОНТАКТАkН = IФ/IКДОП
0,8
0,5
Микросхемы
IMAX_ВХ/ IMAX_ВХ
-
-
Допустимую мощность рассеяния следует брать в качестве номинального параметра. Фактическое значение параметра надо брать в половину меньше согласно таблице 1.
Для конденсаторов номинальным параметром в расчёте надёжности считается допустимые напряжения на обкладках конденсатора. В большинстве схем этот параметр не указывается. Его следует выбирать исходя из напряжения источника питания. Uн , для конденсатора следует брать в 2 раза больше (или в 1,5) больше напряжения источника питания. При этом следует учитывать, что согласно ГОСТу конденсаторы выпускают на допустимое напряжение (в вольтах) 1; 1,6; 2,5; 3,2; 4; 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 350.
Конденсаторы на более высокие допустимые напряжения на обкладках, в схемах курсового и дипломного проектирования практически не применяются.
Фактическое значение (Uн) для конденсаторов в расчёте надёжности следует брать в половину меньше выбранного.
Для транзисторов номинальный параметр Pk допустимое следует брать из справочников.
Для диодов контролируемый параметр величина прямого тока Iпр. Брать в справочниках.
Фактическое значение параметров этих элементов следует брать исходя из рекомендации таблицы 1.
При увеличении коэффициента нагрузки интенсивность отказов увеличивается. Она так же возрастает, если элемент эксплуатируется в более жёстких условиях: при повышенной температуре влажности, при ударах и вибрациях. В стационарной аппаратуре, работающей в отапливаемых помещениях, наибольшее влияние на надёжность аппаратуры имеет температура.
Определяя интенсивность отказов при t0 = 200С приведены в таблице 2.
Интенсивность отказов обозначается 0. Измеряется 0 в (1/час).
Таблица 2
Наименование элемента
0*10-6 1/час
Микросхемы средней степени интеграции
Большие интегральные схемы
0,013
0,01
Транзисторы германиевые:
Маломощные
Средней мощности
Мощностью более 200мВт
0,7
0,6
0,01
Кремниевые транзисторы:
Мощностью до 150 мВт
Мощностью до 1 Вт
Мощностью до 4 Вт
0,84
0,5
0,74
Высокочастотные транзисторы:
Малой мощности
Средней мощности
Порядок расчёта.
В таблицу 3 заносятся данные из принципиальной схемы. Таблица заполняется по колонкам. В первую колонку заносится наименование элемента, его тип определяется по схеме. Часто в схемах не указывается тип конденсатора, а даётся только его ёмкость. В этом случае следует по ёмкости выбирать подходящий тип конденсатора в справочнике. Тип элемента заносится во вторую колонку.
Однотипные элементы записываются одной строкой, а их число заносится в колонку 4.
Микросхемы вне зависимости от типа объединяются в одну группу и записываются в одну строку. Это связано с тем, что у них независимо от типа одинаковая интенсивность отказов, и они могут работать в достаточно широком диапазоне температур.
В колонку 4 заносится температура окружающей среды. Её надо определять, исходя из назначения прибора или устройства. Если устройство работает в отапливаемом помещении и не имеет мощных транзисторов, температуру можно брать 400С.
Далее следует заполнить колонку 6, пользуясь теми рекомендациями, которые были даны выше.
Студенту, как правило, не известны фактические параметры элемента. Выбирать их надо, руководствуясь рекомендациями таблицы 1.
Коэффициенты нагрузок
Для транзисторов: kн = РФ/РКДОП = РФ/Рн (1)
Для диодов: kн = IФ/IПРСР = IФ/ Iн (2)
Для конденсаторов: kн = UФ/Uн = UФ/(Uu*n)*2 (3)
Для резисторов: kн = РФ/Рн (4)
Зная kн определяем фактическое значение параметра и заполняем колонки 5 и 8.
Если kн в таблице для элемента не указано, то следует ставить прочерк или брать kн = 0,5.
Колонка 7 заполняется по справочнику.
Далее определяется коэффициент влияния (a), который показывает, как влияет на интенсивность отказов окружающая элемент температура в связи с коэффициентом нагрузки. Находят (a) по таблице 4.
t0C
Значение a при k равном
0,1
0,3
0,5
0,8
1
Кремниевые полупроводниковые приборы
20
40
70
0,02
0,05
0,15
0,05
0,15
0,35
0,15
0,30
0,75
0,5
1
1
1
-
-
Керамические конденсаторы
20
40
70
0,15
0,30
0,30
0,30
0,30
0,50
0,35
0,50
0,70
0,65
1,00
1,5
1
1,4
2,2
Бумажные конденсаторы
20
40
70
0,35
0,50
0,7
0,55
0,60
1,0
0,70
0,80
1,75
0,85
1,00
1,8
1,0
1,2
2,3
Электролитические конденсаторы
20
40
70
0,55
0,65
1,45
0,65
0,80
1,75
0,75
0,90
2,0
0,90
1,1
2,5
1,0
1,2
2,3
Металлодиэлектрическ е или металлооксидные резисторы
20
40
70
0,40
0,45
0,50
0,50
0,60
0,75
0,65
0,80
1,00
0,85
1,1
1,5
1,00
1,35
2
Силовые трансформаторы
20
40
70
0,40
0,42
1,5
0,43
0,50
2
0,45
0,60
3,1
0,55
0,9
6,0
1
1,5
10,0
Для германиевых полупроводниковых диодов a брать таким, как у кремниевых. Если в таблице нет таких элементов, которые есть в конкретной схеме, следует спросить у преподавателя, как быть.
Колонка 10 заполняется из соответствующей таблицы 2. (Интенсивность отказов для температуры +200С).
Колонка 11 1 = a*0
Колонка 12 с = 1 *n, где n - количество элементов.
Если изделие испытывает воздействие ударных нагрузок или реагирует на влажность, атмосферное давление, следует учесть это влияние. В этом случае 1 в колонке 11
1 = 0 * a * a1 * a2 * a3
где a - коэффициент влияния температуры;
a1 - коэффициент влияния механических воздействий;
a2 - коэффициент влияния влажности;
a3 - коэффициент влияния атмосферного давления.
Значения a1, a2 и a3 определяются по следующим таблицам.
Коэффициенты влияния механических воздействий
Таблица 5
Условия эксплуатации аппаратуры
Вибрация
Ударные нагрузки
Суммарное воздействие
Лабораторные
1,0
1,0
1,0
Стационарные
1,04
1,03
1,07
Корабельные
1,3
1,05
1,37
Автофургонные
1,35
1,08
1,46
Железнодорожные
1,4
1,1
1,54
Самолётные
1,4
1,13
1,65
Коэффициент влияния влажности
Таблица 6
Температура 0С
Влажность %
Поправочный коэффициент a2
20-40
6-70
1,0
20-25
90-98
2,0
30-40
90-98
2,5
Коэффициент влияния атмосферного давления
Таблица 7
Давление кПа
Поправочный коэффициент a3
Давление кПа
Поправочный коэффициент
0,1-1,3
1,45
32,0-42,0
1,2
1,3-2,4
1,40
42,0-50,0
1,16
2,4-4,4
1,36
50,0-65,0
1,14
4,4-12,0
1,35
65,0-80,0
1,1
12,0-24,0
1,3
80,0-100,0
1,0
24,0-32,0
1,25
Когда колонка 12 заполнена, можно рассчитать среднее время наработки на отказ Тср.
Для этого суммируют все значения колонки 12, получая с. Тогда Тср= 1/с(час)
Следует помнить, что с - число, умноженное на 10-6 , т.е. при делении 10-6 перейдёт в числитель. Например, с = 7.066*10-6 , тогда
с = 7.066*10-6час
Тср = 1/7.066*10-6 = 106 /7.066=14.1 *103 час
Если надёжность ниже средней следует:
Применить более современные и улучшенные элементы (это, как правило, повысит цену изделия)
Уменьшить нагрузки (Это может увеличит габариты схемы)
Применить резервирование.
Следует помнить, что расчёт надёжности на этапе проектирования повысит ориентировочный характер.
