Сквозное проектирование усилителя звуковой частоты

Проектирование усилителя звуковой частоты, использование программы Micro-Cap 9 и пакета прикладных программ OrCad 9.2. Задачи схемотехнического уровня и конструкторского аспекта. Автоматизированные системы УЗЧ, результаты технического моделирования.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

Введение

1. Проектирование электронных приборов (ЭП)

1.1 Уровни аспекта проектирования

1.2 Задачи схемотехнического уровня и конструкторского аспекта

1.3 Системы моделирования принципиальной схемы

1.4 Системы конструирования печатных плат

1.5 Постановка задачи курсовой работы

2. Проектирование УЗЧ

2.1 Требования к УЗЧ

2.1.1 Измерение параметров УЗЧ

2.2 Структурная схема УЗЧ

2.3 Принципиальная схема УЗЧ

3. Описание применяемых автоматизированных систем проектирования УЗЧ

3.1 Micro-Cap 7

3.2 PSpice

3.3 Layout

4. Результаты технического моделирования

4.1 Micro-Cap 7

4.2 PSpice

4.3 Layout

Вывод

Список литературы

Введение

Интегральная микросхема - микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования, обработки сигнала и (или) накапливания информации и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов и (или) кристаллов, которое с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации рассматривается как единое целое.

Элемент интегральной микросхемы - это часть интегральной микросхемы, реализующая функцию какого-либо радиоэлемента (например, транзистора, диода, резистора, конденсатора), которая выполнена нераздельно от кристалла или подложки.

Большая роль отводится радиоэлектронике в обеспечении высоких скоростей управления при высокой точности. В космонавтике, ядерной физике, вычислительной технике, кибернетики, электроэнергетике, на транспорте и во многих других отраслях широко применяют средства радиоэлектроники для управления и контроля самых различных процессов.

Основными задачами, которые должна решать радиоэлектроника, являются разработка и совершенствование ее элементной базы, особенно в области микроэлектроники (микросхемы, микропроцессоры и др.), внедрение последних достижений электроники в народное хозяйство, совершенствование технологии производства электронных изделий и систем, повышение качества и надежности этих изделий и т.д.

Операционный усилитель (ОУ) -- усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы.

В настоящее время ОУ получили широкое применение как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов.

В данной курсовой работе будет рассмотрены проектирование усилителя звуковой частоты на ОУ и комплексы программ, с помощью которых можно спроектировать данное устройство.

1. Проектирование электронных приборов (ЭП)

1.1 Уровни аспекта проектирования

Проектирование - это комплекс работ с целью получения описания нового или модернизируемого технического объекта, достаточных для реализации или изготовления объекта в заданных условиях.

В связи со сложностью современных проектируемых технических объектов процесс проектирования разбивается на уровни, соответствующие уровням сложности объекта. Каждому уровню проектирования соответствует решение определенных задач, характерных для этого уровня. При проектировании изделий электронной техники (ИЭТ) уровни разделяются на:

- Системный - взаимодействие проектируемого объекта с окружающей средой.

- Структурный - определяются типы функциональных блоков, и структура связей между ними, обеспечивающая заданные характеристики системы.

- Функциональный (для цифровых устройств его называют функционально-логическим) - обеспечивается выполнение функциональными блоками своего функционального назначения (например, выдача заданной последовательности выходных сигналов и временных соотношений между ними) на основе знания приближенной или идеализированной формы входных и внутренних сигналов.

- Схемотехнический - прорабатывается форма сигналов для отдельных модулей и элементов функциональных блоков, а также рассчитываются уточненные значения их внутренних и выходных параметров.

- Компонентный - определяются типы серийно выпускаемых компонентов обеспечивающих заданные значения параметров выходных сигналов.

Группы родственных задач, встречающихся на нескольких уровнях проектирования, объединяются в аспекты. Таких аспектов - десятки, например, конструкторский, технологический, оптический, функционирования, контроля.

1.2 Задачи схемотехнического уровня и конструкторского аспекта

В курсовой работе решаются задачи аспектов функционирования и конструирования на схемотехническом уровне.

- при решении задачи функционирования прорабатывается форма сигналов для отдельных модулей и элементов функциональных блоков, также рассчитываются уточненные значения их внутренних и выходных параметров,

- при решении конструкторской задачи создаются чертежи общего вида и шаблонов печатных плат (ПП).

Аспект функционирования отражает физические и информационные процессы, протекающие в объекте в процессе его работы.

Конструкторский - характеризует структуру, расположение в пространстве и форму составных частей объекта.

Основной задачей схемотехнического моделирования является расчет токов в ветвях и напряжений в узлах схемы в зависимости от параметров компонентов, способов их соединений в схеме и параметров входных сигналов.

Задача проектирования ПП разбивается на задачи компоновки, размещения, трассировки. Так как УЗЧ представляет единый блок, то эта первая из трех перечисленных задач пропускается.

1.3 Системы моделирования принципиальной схемы

Большинство программ машинного моделирования общего назначения имеют базовые подпрограммы для анализа по постоянному току, переменному току и переходного анализа. Автоматическое проектирование электронных схем, являющееся в настоящее время предметом широких исследований, требует хорошей программы анализа и хорошей стратегии оптимизации.

Уже издано довольно много книг по теоретическим аспектам систем автоматизированного проектирования (САПР). Однако сведений о практической работе с конкретными пакетами программ в литературе недостаточно, а данные о параметрах математических моделей отечественных компонентов вообще отсутствуют.

Современные программы САПР работают в диалоговом режиме и имеют большой набор сервисных модулей, упрощающих работу на ЭВМ и делающих их «дружественными» по отношению к пользователям. В частности, предусмотрен ввод принципиальной схемы моделируемого устройства в графическом виде.

Топология печатной платы или кристалла интегральной схемы синтезируется после завершения разработки принципиальной схемы. На этом этапе проектирования решается задача размещения элементов и трассировки соединений.

Ниже приведен краткий обзор наиболее известных комплексов программ и отдельных программ автоматизированного проектирования электронной аппаратуры.

OrCAD. Большими функциональными возможностями обладает пакет OrCAD фирмы «OrCAD System Corp.». В марте 2000 году была выпущена очередная версия OrCAD 9.2. В нее включили второй редактор принципиальных схем PSpice Schematics. OrCAD разрабатывал ПП, как систему сквозного проектирования, и уже в ранних версиях предусматривал возможность наращивания системы с помощью специализированных пакетов моделирования (PSpice) фирмы MicroSim, (BetaSoft) фирмы Dynamic Soft Analisysjnc, представляющую собой наиболее современную, мощную и удобную систему теплового анализа электронных устройств, и анализа целостности проекта (т.е. оценки влияния конструктивных особенностей ПП на их электрические характеристики) и моделирования электромагнитной совместимости Omega PLUS фирмы Quantic EMC.

Итак, OrCAD 9.2 - это интегрированное программное обеспечение, предназначенное для сквозного проектирования радиоэлектронных устройств, и состоит из следующих пакетов программ:

OrCAD Capture - программа создания принципиальных схем проектов всех типов: синтез ПЛИС (программирование логических интегральных схем) и моделирование цифровых устройств с помощью OrCAD Express, моделирование смешанных аналого-цифровых устройств и их параметрическая оптимизация с помощью OrCAD PSpice и PSpice Optimizer, разработка ПП с помощью OrCAD Layout;

OrCAD Capture CIS <...