Инженерный синтез МЭА методом наращивания функций. Разработка электронного коммутационного поля (номинальное напряжение - 1 В, число входов/выходов - 20/20)

Федеральное агентство связи

Федеральное Государственное Образовательное Бюджетное Учреждение

Высшего профессионального образования

СибГУТИ

Кафедра ТЭ

Курсовая работа

«Инженерный синтез МЭА методом наращивания функций»

Выполнил: ст. гр. Н-05

Осадшая Н.О.

Проверил:

проф. Игнатов А.Н.

Новосибирск, 2014

Оглавление

Техническое задание. 3

1.   Введение. 4

2.   Разработка структурной схемы.. 5

Метод наращивания функций. 5

Выбор типа ключа. 6

3.   Выбор перспективных типов компонентов и технических решений с помощью ЭВМ.. 8

Алгоритм выбора. 8

4.   Выбор буферного усилителя и ключа. 12

5.   Разработка принципиальной схемы ЭКП. 14

Расчет параметров ключа. 14

Расчет усилителей. 16

Коэффициент гармоник. 17

Выбор источника питания. 17

Расчет амплитудно-частотной характеристики. 18

6.   Заключение. 20

Техническое задание

Разработка электронного коммутационного поля с параметрами:

·  Номинальное напряжение: U_H0M = 1 В;

·  Число входов/выходов: 20/20

·  Сопротивление нагрузки: R_н = 2 кОм;

·  Входное сопротивление: R_BX = 1 МОм;

·  Коэффициент переходного затухания: Ап=100 дБ.

·  Коэффициент передачи в открытом состоянии: 1 раз

·  Полоса рабочих частот fв=10кГц, fн=50Гц

·  Частотные искажения Мн=Мв=2дБ

·  Коэффициент гармоник Кг=1%

1.  Введение

Основной составной частью коммутационной системы является коммутационное поле, позволяющее выполнить коммутацию входящей линии к требуемой исходящей линии. Структура коммутационного поля зависит от типа коммутационной системы, элементной базы, на которой реализовано коммутационное поле, а также от структуры телекоммуникационной сети.

Коммутационное поле системы коммутации представляет собой многополюсник с N входами и М выходами и мажет состоять из одной общей или нескольких частей. Каждая часть представляет собой ступень искания, выполненную на основе одного или нескольких однотипных коммутационных блоков (КБ), имеющих индивидуальные или общие выходы.

Особое место при разработке микроэлектронной аппаратуры занимают методы структурного синтеза. К основным относятся:

1.  математическое моделирование;

2.  логический синтез;

3.  метод наращивания функций.

Первый метод используется для простых элементов и узлов. Второй — при проектировании цифровой аппаратуры. Третий метод обладает наибольшей универсальностью: он применим в разработках как цифровой, так и аналоговой аппаратуры. Суть метода заключается в отыскании варианта с минимальным числом функциональных узлов, меж соединений и элементов сопряжения.

2.  Разработка структурной схемы

Метод наращивания функций.

Задача синтеза структуры проектируемой аппаратуры в сводится к выбору ИМС, реализующих требуемые функциональные преобразования с минимальной избыточностью, а также к рациональному соединению этих узлов. Например, при проектировании аналогового электронного коммутатора с цифровым убавлением методом наращивания функций мы приходим к решению, структурная схема которого приведена на рис. 1. Здесь для синтеза аппаратуры требуются узлы, реализующие функцию усиления (УД), коммутации напряжения (КН) и ячейки памяти—триггеры (Т). Используя справочные материалы ИМС, нетрудно выбрать конкретные ИМС и синтезировать принципиальную схему.

Рисунок 2.1- Синтез электронного коммутационного поля методом наращивания функций.

Выбор типа ключа.

Электронные ключи аналоговых сигналов (ЭКАС) применяются в бытовой радиоаппаратуре, системах телефонии, звукового и телевизионного вещания, телеметрии и телеуправлении, в устройствах сбора и обработки данных, аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователях и др.

Перспективным типом ИМС являются мультиплексоры — многоканальные коммутаторы с цифровыми схемами управления. В основном мультиплексоры применяются в устройствах временного разделения каналов. Мультиплексоры позволяют коммутировать 2N входных линий на одну выходную. Серийные ИМС мультиплексоров имеют от 2 до 64 выходов» (т. е. N = 1...6). Мультиплексоры могут коммутировать как аналоговые, так и цифровые сигналы. Использование мультиплексоров позволяет существенно сокращать объем и массу электронного оборудования. Обратное преобразование — коммутацию одной входной линии на 2М выходных линий — производят с помощью демультиплексоров.

Структурная схема ЖП

Основным базовым блоком электронного коммутационного поля может являться мультиплексор типа Nх1, имеющий N входов и один выход. ЭКП организуется путем объединения одноименных входов требуемого числа мультиплексоров типа Nx1, которое, в свою очередь, определяется числом выходов.

В нашем случае нам требуется электронно-коммутационное поле 20x20:

Рисунок 2.2- Обобщенная схема ЭКП на мультиплексорах

3.  Выбор перспективных типов компонентов и технических решений с помощью ЭВМ

Алгоритм выбора.

В настоящее время у разработчиков электронной аппаратуры имеется много альтернативных вариантов. Выбор оптимального варианта возможен лишь при решении многокритериальных задач, связанных с анализом справочной литературы. Поэтому актуальной задачей является разработка автоматизированных систем анализа известных и выбора перспективных типов компонентов и технических решений с помощью ЭВМ. При создании автоматизированных систем решаются следующие задачи:

o  создание банка данных о компонентах и технических решениях по основным классам применения;

o  оценка значимости каждого параметра компонента и показателя технических решений;

o  выбор критериев оценки перспективности компонентов и технического решения;

o  разработка алгоритма и составление программ поиска перспективных компонентов и технических решений;

o  вывод на печать ранжированного ряда перспективных компонентов и технических решений.