Конструирование модуля цифрового устройства

Нижегородский Государственный Технический Университет 
 
 
 
 

Кафедра: «Вычислительные системы и технологии»

 
 
 
 
 
 
 

Курсовой  проект

по дисциплине

«Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ» 

Конструирование модуля цифрового устройства 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:

Колобянин А.М.

группа 07-В-2

                                                                                                                           Проверил:

                                                                            Макаров Н. Н. 
 
 
 
 
 
 
 

Нижний  Новгород

2010 г.

Содержание

 

1. Техническое задание 

1. Введение 

    Настоящее  техническое задание распространяется  на разработку синтезатора частоты  на диапазон 144 МГц, предназначенного  для реализации связи на УКВ  с применением наиболее помехоустойчивой  частотной модуляции,  и используемого  в составе генераторного оборудования приемопередающих устройств систем связи, радиолокации и измерительной техники в качестве источника стабильных по частоте  колебаний. 

2. Основание для  разработки 

    Изделие  разрабатывается в соответствии  с учебным планом специальности «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети», утвержденным учебно-методической комиссией.

    Разработка  производится по теме «Конструирование модуля цифрового устройства». 

3. Источник разработки 

    Существует множество аналогов данного устройства. Основной недостаток данных аналогов – дорогостоящая и редкая элементная база. При разработке нашего изделия главное внимание будем уделять повторяемости конструкции и доступности деталей. Так, предлагаемый вариант не требует применения дефицитных высокочастотных цифровых схем. 

4. Технические требования 

Состав  изделия 

    Изделие представляет собой одноплатную конструкцию на плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Для связи с другими модулями и подвода к схеме питающего напряжения используется разъем СНО51-10. Изделие размещается в конструкции более высокого уровня. 

Технические параметры 

1. выходная  частота синтезатора в режиме передачи 144-146 МГц
2. выходная частота синтезатора в режиме приема 133.3-135.3 МГц (для Fпч 10.7МГц)
3. шаг сетки 5.0 кГц 10 кГц 12.5 кГц 25 кГц
4. частоты поддержки (открывания) репитера 79.7 Гц 82.5 Гц 85.4 Гц 88.5 Гц 91.5 Гц 94.8 Гц 97.4 Гц 100 Гц 103.5 Гц 1750 Гц и OFF выкл.)
5. разнос частоты прием-передача для репитера – 600 кГц
6. напряжение питания синтезатора составляет 12 В
7. ток потребления не более 30 мА
8. уровень высокочастотного сигнала на выходе синтезатора на нагрузке 50 Ом составляет не менее 0.1 В.

 

Требования  к надежности 

    Изделие  должно обеспечивать безотказную  работу в течение 24 ч. с вероятностью не меньше 0,99; наработку на отказ не менее 10000 ч.; иметь средний срок службы не менее 5 лет. 

Требования  по стандартизации и  унификации 

   Изделие  должно иметь значение коэффициента  унификации и стандартизации  не менее 80%. 

Конструктивные  требования 

    Данное изделие используется в конструкциях более высокого уровня.  

Условия эксплуатации 

   Согласно  варианту разработки (Вариант 27), изделие может эксплуатироваться  на открытом воздухе при сухом  и влажном тропическом климате  (Т). Изделие является портативным, работающим или неработающим на ходу.

   Тип  производства – массовое производство. 

Требования  безопасности 

   Изделие  должно отвечать требованиям  электрической безопасности.  

Требования  к упаковке, маркировке, транспортировке  и хранению 

    Изделие транспортируется любым видом транспорта, может функционировать на ходу. Необходимо обеспечить защиту устройства от механических воздействий. 

Требования  к патентной чистоте 

    Изделие  разрабатывается для эксплуатации  в пределах РФ. Патентная чистота должна выполняться для территории РФ. 

5. Стадия разработки

 

    Изделие  находится в стадии разработки  технической документации (О). 

6. Исполнители 

Студент группы 07-В-2 Колобянин Алексей Михайлович. 

7. Сроки выполнения  по этапам

 

1.  Разработка технического задания — 4-я неделя семестра;

2.  Выполнение схемы электрической и перечня элементов — 6 неделя семестра;

3.  Выполнение чертежа печатной платы, сборочного чертежа и спецификации — 8 неделя семестра;

4.  Выполнение пояснительной записки — 12 неделя семестра;

5.  Защита курсового проекта — 13-14 недели семестра. 
 

2. Анализ технического задания

2.1. Анализ назначения  и объекта установки

   Синтезатор частот — устройство для генерации электрических гармонических колебаний с помощью линейных повторений (умножением, суммированием, разностью) на основе одного или нескольких опорных генераторов. Данное изделие служит источником стабильных (по частоте) колебаний и используется в конструкциях более высокого уровня, таких как радиоприемники, радиопередатчики, частотомеры, и других устройствах, в которых требуется настройка на разные частоты и требуется высокая стабильность выбранной частоты. Это устройство обеспечивает высокую точность и стабильность, поэтому часто используется в разных отраслях промышленности.

   Данное изделие относится к портативным устройствам, поэтому должна быть обеспечена стабильная работа на ходу. Отсюда следует, что изделие должно быть защищено от различных механических воздействий.

2.2. Анализ условий  эксплуатации

   В соответствии с заданной климатической зоной и категорией изделия (ГОСТ 15150-69) определяем климатические факторы, воздействующие на изделие.

1. Температура

Климатическое исполнение	категория	Рабочая температура		Предельная  температура
		верхняя	нижняя	верхняя	нижняя
Т	1	+45	-10	+55	-10

2. Влажность

Климатическое исполнение	категория	Относительная влажность
		Среднее значение	Верхнее значение
Т	1	90% при 27 градусах  С	100% при 35 градусах  С

3. Воздействие

Воздействие	Исполнение  и категория	параметр
Интенсивность дождя	Т, категория 1	5 мм\мин.
Иней, роса	-
Выпадение капель	-
Снег, снежная пыль	-
Ветер	Т, категория 1	Скорость до 50 м/с
Пыль	-
Соляной туман	-
Плесневелые грибки	Т, категория 1

4. Механические  воздействия определяются объектом  размещения.

Воздействующий  фактор	Параметры	Группа 6
Вибрация  на одной частоте	Частота, Гц.	20
	Ускорение	2g
	Время выдержки, час.	0,5
Вибрация  в диапазоне частот	Частота, Гц.	10—70
	Ускорение	0,8—3,8g
	Время выдержки, час.	12
Одиночные удары	Длительность, мс.	5—10
	Число ударов в 1 мин	40—80
	Ускорение	10g
	Общее число ударов	60
Многократные  удары	Длительность.мс.	5—10
	Число ударов в 1 мин	40—80
	Ускорение	10g
	Общее число ударов	6000
Падение	Высота, мм	750

 

   Путем анализа условий эксплуатации устанавливают группу жесткости для печатной платы по климатическим воздействиям. Согласно ГОСТ 23752-79 для печатных плат устанавливают одну из 4 групп жесткости. Группа жесткости определяется по таблице: 

Воздействующий  фактор	Группа  жесткости печатной платы
	1	2	3	4
Верхнее значение температуры, градусы Цельсия	55	85	100	120
Нижнее  значение температуры, градусы Цельсия	-25	-40	-60	-60
Относительная влажность, в %	75	98	98	100

 

   Для определения группы жесткости печатной платы проанализируем условия, в которых будет находиться устройство. Наше изделие входит в состав конструкции более высокого уровня, поэтому температура внутри корпуса будет  выше, чем температура окружающей среды, так как в процессе работы изделия выделяется тепло. Примем температуру перегрева внутри корпуса равной 20 градусам Цельсия.

   С учетом того, что на устройство могут влиять достаточно высокие перепады температур от -10 до +55 градусов Цельсия, а также очень высокая влажность воздуха (до 100% при 35 градусах С), определим печатную плату к 4 классу прочности. 

Проанализировав условия эксплуатации, выделим факторы, влияющие на конструкцию:

• Интервал рабочих температур – от -10 до +45 °С
• Интервал предельных температур – от -10 до +55 °С
• Влажность воздуха – до 100% при 35  °С
• Влияние дождя, ветра и плесневелых грибков
• Влияние механических воздействий

 

Исходя  из тяжелых воздействующих на конструкцию факторов, определим приоритеты при конструировании: 

-устойчивость  к внешним воздействиям: пыли, туману, перепадам температуры, влажности и пр.