Проектирование системы измерения электрических параметров каналов звуковой частоты - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника дипломная работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Проектирование системы измерения электрических параметров каналов звуковой частоты

Принципы построения цифровых генераторов звуковых частот. Зоны для выполнения операций и размещения органов управления. Описание электрической принципиальной схемы процессорного блока. Выбор и обоснование технологии печатной платы, класса точности.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Пояснительная записка ___ страниц., 23 рисунков, 37 таблиц, 23 источника, приложение ___ листов.
Ключевые слова: ЦИФРОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ЗВУКОВЫХ ЧАСТОТ, ЦИФРО-АНАЛОГОВОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ, АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ, ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ, ЦИФРОВОЙ ПРОЦЕССОР ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ, ИНТЕРФЕЙС RS232.
Целью данной работы является проектирование системы измерения электрических параметров каналов звуковой частоты. Система позволяет осуществлять: генерацию одно- или многочастотного сигнала в диапазоне частот 20Гц - 20кГц с шагом изменения частоты 1Гц и амплитудой до 2В, измерение уровня сигнала частотой 1020Гц в диапазоне уровней от -30дБ до +16дБ с погрешностью 0,1дБ (уровень отсчитывается относительно 0,775В), измерение частоты монотонального сигнала в диапазоне от 20Гц до 20кГц с погрешностью 1Гц.
1.1 Принципы построения цифровых генераторов звуковых частот
1.2 Разработка структурной схемы измерителя
1.3 Разработка электрической принципиальной схемы процессорного блока
1.3.1 Разработка состава схемы процессорного блока
1.3.4 Выбор дешифратора, счетчика и инвертора
1.3.5 Выбор генератора тактовой частоты
1.3.8 Выбор преобразователя уровней
1.3.9 Описание электрической принципиальной схемы процессорного блока
1.4 Разработка электрической принципиальной схемы блока формирования и управления
1.4.1 Разработка состава блока формирования и управления
1.4.6 Выбор операционного усилителя
1.4.8 Расчет параметров элементов ФНЧ, предназначенного для сглаживания внеполосного шума ЦАП
1.4.9 Описание электрической принципиальной схемы блока формирования и управления
1.5 Разработка алгоритма работы измерителя
1.6 Расчет мощности потребляемой устройством
2 КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
2.2 Разработка технического задания
2.4 Выбор и обоснование технологии печатной платы, класса точности, габаритных размеров, материала, толщины и шага координатной сетки
2.5 Размещение и трассировка печатной платы
2.7 Расчет проводников по постоянному току
2.8 Расчет проводников по переменному току
2.10 Расчет защиты от механических воздействий
2.12.1 Оценка уровня технологичности конструкции блока
2.13 Разработка технологического процесса сборки блока
3.1 Выбор и обоснование базового варианта
3.2 Расчет себестоимости блока измерителя
3.3 Расчет годовых эксплуатационных затрат
3.4 Расчет годового экономического эффекта
4 РАЗДЕЛ ОХРАНЫ ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
4.1 Анализ и нормирование опасных и вредных производственных факторов
4.2 Разработка рекомендаций, мероприятий, устройств и систем безопасности жизнедеятельности
4.2.1 Мероприятия по обеспечению безопасности и безвредности объекта проектирования
4.3 Обеспечение экологической безопасности
4.4.1 Пожароопасность на предприятии
4.4.2 Мероприятия при пожарной профилактике, средства защиты и тушения пожаров
4.4.3 Выбор первичных средств пожаротушения
4.4.4 Расчет противопожарного водоснабжения
4.5 Мероприятия по обеспечению продолжения производства в чрезвычайных ситуациях
ЦПОС - цифровой процессор обработки сигналов
АЦП - аналого-цифровой преобразователь
ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь
ИНИ - измеритель нелинейных искажений
ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная машина
ПЗУ - постоянное запоминающее устройство
ОЗУ - оперативное запоминающее устройство
ТТЛ - транзисторно-транзисторная логика
УСАПП - универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик
ЭВМ - электронно-вычислительная машина
КМОП - комплиментарный металл окисел полупроводник
OSI - Open System Interconnect (эталонная модель взаимосвязи открытых систем)
ТТЛШ - транзисторно-транзисторная логика с диодами Шоттки
К началу двадцать первого века во всем мире построено и эксплуатируется огромное количество проводных линий связи, обеспечивающих передачу сигналов звуковой частоты. Особенно много линий связи используется в развитых странах (в США и Западной Европе), так как там в последнее время очень бурно развиваются информационные технологии, которые позволяют повысить удобство, обеспечить автоматизацию различных сфер деятельности современного человека. В настоящее время для высокоскоростной связи применяются оптоволоконные кабели, но для их введения в эксплуатацию требуются большие финансовые вложения. В тоже время исторически первыми линиями связи были проводные линии связи звуковой частоты, и к настоящему моменту их проложено и эксплуатируется достаточно много. Целесообразно полностью использовать их возможности.
Для качественной и надежной передачи по таким линиям связи сигналов звуковой частоты необходимо знать и периодически проверять параметры данных каналов связи. Каналы связи, не обладающие параметрами, заданными в ГОСТ 11515-91, ГОСТ 21655-87, приказом МС РФ №43 от 15.04.96 г. и Рекомендациями МСЭ-Т J.21, J.23, G.712, G713. , не обеспечивают требуемого качества передачи сигналов и не допускаются к эксплуатации. Проверки каналов связи на соответствие заданным параметрам проводятся периодически, поскольку с течением времени линии связи стареют, меняют свои параметры и в итоге выходят из строя. Поскольку номенклатура измеряемых показателей, при проверке качества линий связи, довольно велика, в данном дипломном проекте разрабатывается устройство, позволяющее измерять среднеквадратический уровень сигнала с частотой 1020 Гц, коэффициент гармоник и частоту тонального сигнала звуковой частоты, поданного на вход анализатора. До настоящего времени для измерения практически каждой характеристики канала связи приходилось пользоваться отдельным прибором. В ГОСТе указывался порядок проведения измерений и название прибора, выпускаемого советской промышленностью и предназначенного для выполнения данного вида измерений. Другими словами, что бы измерить коэффициент гармоник нужен был ИНИ( Измеритель нелинейных искажений), для измерения частоты сигнала применялись частотомеры, уровень сигнала измерялся вольтметром. Необходимость использования большого количества тяжелых и громоздких приборов, отсутствие автоматизации проведения измерений создает значительные неудобства оператору.
Элементная база, производимая в Америке и Европе, за последнее время значительно улучшила свои характеристики и одновременно стала достаточно дешевой и доступной даже для россиян. Значительные успехи западных компаний по производству быстродействующих и многоразрядных аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей с хорошими характеристиками, производство быстродействующих цифровых сигнальных процессоров, предназначенных для работы в реальном масштабе времени, позволили создавать малогабаритные, экономичные и достаточно дешевые устройства различного назначения. Поэтому появилась возможность совместить в одном небольшом корпусе все приборы, необходимые для тестирования проводных каналов связи. Дипломный проект посвящается разработке именно такого устройства.
1.1 Принципы построения цифровых генераторов звуковых частот
В современной радиоэлектронной промышленности очень часто используются различного рода генераторы. Раньше, до широкого распространения и удешевления цифровой элементной базы, использовались в основном аналоговые устройства. Задачей генератора является преобразование энергии источника питания в энергию электрических колебаний необходимой формы и частоты. Для построения генераторов используются усилители с положительной обратной связью. Для превращения усилителя в генератор необходимо выполнение условий баланса фаз и баланса амплитуд, иными словами необходимо чтобы обратная связь была положительной, а усиление достаточным для компенсации потерь в цепи обратной связи. Стабильность генератора - это его способность генерировать заданную частоту без дрейфа. Дрейф генератора определяется стабильностью его компонентов. Физические и электрические параметры компонентов изменяются в зависимости от температуры, давления, влажности и питающих напряжений. Кроме того, на частоту генерируемого сигнала влияет разброс параметров элементов, входящих в схему.
В настоящее время в связи с развитием цифровой и микропроцессорной техники, увеличением степени интеграции микросхем, имеется возможность генерации сигналов практически любой формы. Схемы применения цифро-аналоговых преобразователей относятся не только к области преобразования код - аналог. Пользуясь их свойствами можно определять произведения двух или более сигналов, строить делители функций, аналоговые звенья, управляемые от микроконтроллеров, такие как аттенюаторы, интеграторы. Важной областью применения ЦАП являются также генераторы сигналов, в том числе сигналов произвольной формы.
Большое внимание уделяется решению задачи синтеза синусоидальных колебаний с частотами, задаваемыми с высокой точностью[4].
Возможны три цифровых метода получения синусоидальных колебаний:
3.Метод, сочетающий использование таблицы и рекурсивные вычисления.
Обобщенная структурная схема первого метода показана на рисунке 1.1.1
Количество разрядов адресного регистра обращения к таблице синусов может превышать величину log 2 M (здесь М - размер таблицы синусов), которая необходима для вызова любого отсчета таблицы. Дело в том, что наименьшее приращение адреса определяет минимально возможное значение синтезируемой частоты. Например, таблица синусов может содержать М = 1024 отсчета, тогда как регистр адреса может иметь 20 разрядов. Это означает, что если приращение адреса равно единице, то 1024 раза подряд будет выбираться один и тот же отсчет синуса, после чего произойдет переход к следующему отсчету и т. д. При таких малых приращениях адреса получаемая цифровая синусоида будет очень неточной, а возникающие при этом искажения в спектре трудно устранить с помощь фильтра нижних частот.
Описанная ситуация представлена на рисунке 1.1.2
Для получения идеальной синусоиды необходимо, чтобы спектр искажений, обусловленных цифровым методом формирования синусоиды, располагался выше частоты среза аналогового фильтра нижних частот.
Вместо выбора отсчетов синусоиды из таблицы их можно рассчитывать с помощью простой рекурсивной формулы. Действительно, пусть x(n) - комплексная экспонента вида exp(2kn/NT). Тогда устройство, работающее согласно формуле
будет генерировать требуемую комплексную экспоненту, причем ее действительная часть будет косинусоидой, а мнимая - синусоидой частоты F= k/NT. При таком подходе, если не принимать во внимание эффекты квантования, можно получить идеальную цифровую синусоиду без обращения к таблице. Система (рисунок 1.1.3) начинает работу при поступлении внешнего единичного импульса. Изменение частоты достигается путем изменения значения к в показателе степени коэффициента умножителя, причем предусматривается также восстановление фазы при приходе внешнего импульса или использование последнего выходного отсчета в качестве нового начального условия [4].
К настоящему времени синтезаторы частот рассматриваемого типа еще не построены, поскольку существует опасение, что в такой системе будут накапливаться нежелательные шумы квантования. С другой стороны, из теории предельных циклов следует, что устойчивые колебания всегда будут иметь место. Однако неясно, будут ли они пригодны для получения чисто синусоидальных аналоговых колебаний. Еще одной причиной, препятствовавшей созданию устройства рассматриваемого типа, является неравномерность сетки часто, связанная с квантованием коэффициентов.
Третий способ получается сочетанием первых двух. Он заключается в использовании и вычислений и таблицы синусов.
В техническом задании указано, что кроме гармонического сигнала, проектируемое устройство должно формировать меандр и пилообразный сигнал. Формирование пилообразного сигнала и меандра с различной скважностью проще всего реализовать вычислением отсчетов по соответствующим формулам.
Для пилообразного сигнала: y(n)= kd, k= ( n mod N), d - константа
Mod - операция взятия остатка от деления нацело.
На рисунке 1.1.4 показан пилообразный сигнал, сформированный по этой формуле.
Меандр формируется по формуле: y(n)= d, при (n mod (N+M)) Проектирование системы измерения электрических параметров каналов звуковой частоты дипломная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат: Вулканы 2
Сочинение Калашников И Кирибеевич 7 Класс
Сочинение О Друге Пример
Сочинение По Тексту Закруткина Матерь Человеческая Егэ
Реферат Экология Биосфера И Человек
Курсовая работа по теме Психологический эксперимент
Реферат: Разработка технологического процесса изготовления женского костюма
Регламентация Бизнес Процессов Реферат
Реферат по теме Основы учебной и исследовательской деятельности
Курсовая работа: Концентрация, понятие и сущность
Реферат: Учет операций при текущей аренде у арендодателя и арендатора
Сочинение Рассуждение По Повести Гоголя Портрет
Курсовая работа по теме Система принципов управления как руководство к действию менеджера предприятия на примере ПАО 'Газпром'
Международные Шашки Реферат
Реферат: Этика французских просветителей
Курсовая работа по теме Материнський подвиг О.А. Деревської
Реферат: Соціально-політичні аспекти створення фашистської системи в Італії початку 20 – початку 30 рр.
Курсовая работа по теме Зовнішньоекономічна діяльність
Лекция На Тему Пожары И Взрывы
Реферат: Emma Of Jane Austen Essay Research Paper
СССР в 20-е годы - История и исторические личности контрольная работа
Характеристика церковной реформы середины XVII века - История и исторические личности контрольная работа
Остров Гренландия и его географические особенности - География и экономическая география реферат