Разработка формирователей сигналов для устройств связи

 

          (2)

 
На рис.6 представлена часто используемая схема генератора Колпитца, выполненная на полевом транзисторе. Параллельный LC- контур установлен на входе и с выхода на вход через конденсатор Сос подается сигнал обратной связи. Частота синусоидальных колебаний напряжения на выходе генератора, как и в предыдущей схеме, обусловлена параметрами LC-контура.

 
 
Рисунок 6- Генератор Колпитца

 
Одним из важнейших параметров любого генератора является коэффициент нестабильности частоты генерируемых колебаний 

 

          (3)

 
где   -абсолютное отклонение частоты от номинального значения f. За счет колебаний температуры и напряжения источника питания коэффициент нестабильности транзисторных LC-генераторов не превышает десятых долей процента.

 

 

 

 

 

2. Описание структурной и принципиальной схемы устройства

2.1. Описание структурной схемы  радиостанции РС-6

     В состав радиостанции входят следующие функционально-законченные устройства:

- антенна;

- шкаф радиооборудования;

- пульт ПУС;

- блок питания УБП-П;

- пульт ВПУ-Л;

- блок питания ;

- педаль;

- микрофон;

- АСУ

- фильтр помехоподавляющий сетевой.

     Пульт ПУС с микрофоном и педалью, блок питания УБП-П устанавливается на рабочем месте дежурного по станции и соединяются между собой кабелем, содержащимся в комплекте поставки радиостанции.

     Шкаф радиооборудования соединяется с блоком питания УБП-П с помощью двухпроводной физической линии длиной до 15 км (линия ДУ).

     Пульт ВПУ-Л устанавливается на перроне железнодорожной станции и подключается к блоку питания УБП-П с помощью кабеля ( в комплект поставки радиостанции входят только разъемные соединители длиной до 50м).

В системе описываемой радиосвязи участвуют до 28 радиостанций, размещенных вдоль железнодорожного полотна. Линейные выходы шкафов радиооборудования радиостанций подключается к линии диспетчерской связи(ЛДС), к которой подключена СР-34, размещенная на крупных железнодорожных узлах на рабочем месте поездного диспетчера.

Локомотивные радиостанции устанавливаются в кабине машинистов маневровых, горочных и поездных локомотивов.

2.2. Описание принципиальной схемы  генератора

     Генератор 6ГС предназначен для формирования тактовых импульсов частотой 100 и 1000 Гц, двухчастотных кодовых посылок, СКП сигнала блокировки и вызывных сигналов.

     В состав генератора 6ГС входят:

- формирователь тактовых импульсов  частотой 100 Гц, 1000 Гц,

1МГц;

- реле времени;

- делитель частоты с дробным  коэффициентом деления;

- формирователь напряжения ступенчатой формы;

- аппроксиматор

- генератор низких частот с  усилителем;

- формирователь вызывных сигналов;

      Формирователь тактовых импульсов 100 Гц, 1000 Гц, 1МГц собран на микросхемах D 1, D 2,  D 3.1, D 3.2, D 3.3 и кварцевом резонаторе Z 1.

Генератор тактовых импульсов частотой 1МГц собран на микросхемах D 3.1,

D 3,2 резисторах R 1, R2, конденсаторах С1, С2 и кварцевом резонаторе Z1. Тактовые импульсы с частотой 1 МГц с вывода 6 микросхемы D 3.2 поступает на вход делителя частоты с коэффициентом деления 1000 (Вывод 1 микросхемы D 1). Тактовые импульсы частотой 1000 Гц формируется на выводе 23 микросхемы D 1.

     С вывода 23 микросхемы D 1 тактовые импульсы частотой 1000 Гц  поступает на делитель частоты с коэффициентом деления 10 (микросхемы D 2, D 3.3).  Тактовые импульсы с частотой 100 Гц формируются на выводе 2 микросхемы D 2.

     Реле времени осуществляет формирование прямоугольных импульсов длительностью (0,25с+0,25с), стробирующих двухчастотную кодовую посылку СКП, а также длительностью 0,5с или 4с, стробирующих вызывные сигналы с частотами модуляции 900, 1000, 1400 Гц.

       Делитель частоты с дробным коэффициентом деления (авторское свидетельство № 437229) осуществляет формирование частот, в 20 раз превышающих частоты СКП и сигнала блокировки, с точностью до ±2Гц.

       Формирователь напряжения ступенчатой формы осуществляет деление частоты импульсов, поступающих с выхода делителя частоты с дробным коэффициентом деления (вывод 23 микросхемы D 23), на 20 и формирование на выходе (резистор R18, R25)  сигнала ступенчатой формы с треугольным законом изменения.

       Аппроксиматор  предназначен для приближения  ступенчатого сигнала с 

треугольным законом изменения, поступающего с эмиттера транзистора VT1,

к синусоидальному закону изменения.

    Фильтр нижних частот с усилителем осуществляет усиление и ограничение

полосы пропускания сигнала, поступающего с выхода аппроксиматора.

      Формирователь вызывных частот осуществляет формирование

синусоидальных сигналов частотой  900, 1000 и 1400 Гц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Конструкторско-технологическая часть.

3.1. Процесс изготовления печатной платы.

     Применение печатных плат создает предпосылки для механизации и автоматизации процессов сборки радиоэлектронной аппаратуры, повышает ее надежность, обеспечивает повторяемость параметров монтажа (емкость, индуктивность) от образца к образцу.

     Простейшим элементом любой печатной платы является печатный проводник – участок токопроводящего покрытия, нанесенного на изоляционном основании. Характерной особенностью печатного проводника является то, что его ширина значительно больше толщины.

     Система печатных проводников, обеспечивающая возможность электрического соединения элементов схемы, которые впоследствии будут установлены на печатную плату, а также экранирование отдельных проводников, образует печатный монтаж. Изоляционное основание с нанесенным на него печатным монтажом образует печатную плату.

     Иногда непосредственно на печатной плате, используя технологические процессы нанесения токопроводящего или изоляционного покрытия, получают отдельные электрорадиоэлементы (ЭРЭ) – индуктивные катушки, контакты разъемов и переключателей и др. Такие элементы также называют печатными.

     Система печатных проводников и электрорадиоэлементов, нанесенных на изоляционное основание образует печатную схему. По конструкции печатные платы подразделяют на однослойные и многослойные (МПП). Однослойные печатные платы всегда имеют один изоляционный слой, на котором находятся печатные проводники. Если они расположены на одной стороне изоляционного основания, то такую плату называют односторонней (ОПП), если на двух сторонах, то двусторонней (ДНИ).

     Многослойная печатная плата (МПП) состоит из нескольких печатных слоев, изолированных склеивающими прокладками.

     Многослойные печатные платы имеют соединения между проводниками, расположенными в различных слоях или открытый доступ к отдельным участкам проводников внутренних слоёв для припайки к ним отдельных электрорадиоэлементов.  Процесс изготовления изоляционной платы с печатным монтажом состоит из двух основных операций:

- создание изображения печатных проводников (копированием изображения с негатива на светочувствительный слой, печатанием изображения защитной краской через сетчатый трафарет или с помощью офсетной формы);

- создание токопроводящего слоя на изоляционном основании.

     Широкое распространение получили три способа создания токопроводящего слоя: химический, при котором производится вытравливание незащищённых участков фольги, предварительно наклеенной на диэлектрик;

электрохимический, при котором методом химического осаждения создаётся слой металла толщиной 1 – 2 мкм, наращиваемый затем гальваническим способом до нужной толщины. При электрохимическом способе одновременно с проводниками металлизируют стенки отверстий, которые можно использовать как перемычки для соединения проводников, расположенных на разных сторонах платы; комбинированный метод, сущность которого состоит в сочетании химического и электрохимического методов. При использовании комбинированного метода проводники получают травлением фольги, а металлизированные отверстия – электрохимическим методом.

     Чтобы к печатному проводнику можно было припаять объёмный проводник или вывод навесного отдельного электрорадиоэлемента, на проводнике делают контактную площадку в виде участка с увеличенной шириной.

     В зоне контактной площадки может находиться монтажное отверстие, и которое будет вставляться объёмный проводник или вывод отдельного электрорадиоэлемента. При наличии отверстия контактная площадка окружает его со всех сторон. Монтажное отверстие может иметь металлизированные стенки. В последнем случае металл, нанесённый на цилиндрическую поверхность отверстия, должен быть соединён с контактной площадкой по всему периметру отверстия.

     При установке объёмных проводников и выводов элементов в металлизированное монтажное отверстие обеспечивается наиболее надёжный паяный электрический контакт. В этом случае припой затекает в отверстие и контактирует на только с выступающей частью вывода и контактной площадкой. Но и со стенкой отверстия и той частью вывода, которая расположена в нём.

     Использование неметаллизированнных отверстий приводит к меньшей надёжности пайки.

     Металлизированное отверстие может быть использовано также и для электрического соединения двух проводников, находящихся на разных сторонах изоляционного основания двухсторонней печатной платы и для соединения двух или более проводников, расположенных на разных слоях многослойной платы.

     Для изготовления печатных плат наиболее широко используется комбинированный и химический методы. Химический метод обеспечивает большую производительность, но позволяет получить фольгу, расположенную только на одной стороне печатной платы. При этом не может быть получена высокая плотность монтажа. Кроме того, как было показано. Он не может обеспечить такую же высокую надёжность пайки, какую дают платы с металлизированными отверстиями, изготовленные комбинированным методом. Поэтому химический метод используют для получения односторонних печатных плат бытовой аппаратуры. Комбинированы метод используют для получения одно- и двухсторонних плат в аппаратуре. К которой предъявляют более жёсткие требования по надёжности.

     Для изготовления печатных плат химическим и комбинированным методами необходимо иметь листовой материал в виде изоляционного основания с приклеенной к нему металлической фольгой. В зависимости от назначения печатной платы в качестве изоляционного основания используют в основном гетинакс и стеклотекстолит различной толщины. Фольгу делают из меди, так как она обладает хорошими проводящими свойствами. Для многослойных печатных плат кроме фольгированного материала применяют изоляционные прокладки из стеклоткани и медную фольгу.

     Плата будет однослойной, изготовленной химическим способом из фольгированного текстолита. Плата относится к 1-му классу, т.к. ширина проводников и зазор между ними не менее 0,5 мм.

     Печатные платы в зависимости от минимальной ширины печатных проводников и минимального зазора между ними делят на три класса. К классу 1 относят платы с пониженной плотностью монтажа, у которых ширина проводников и зазор между ними должны быть не менее 0,5 мм. Класс 2 образуют платы с повышенной плотностью монтажа, имеющие ширину проводников и зазоры не менее 0,25 мм. Платы с шириной проводников и зазорами до 0,15 мм (класс 3) имеют высокую плотность монтажа. Платы этого класса следует применять только в отдельных, технически обоснованных случаях.

     Чертежи печатных плат выполняют на бумаге, имеющей координатную сетку, нанесенную с определенным шагом. Наличие сетки позволяет не

ставить на чертеже размеры на все элементы печатного проводника. При этом по сетке можно воспроизвести рисунок печи гной платы при изготовлении фото оригиналов, с которых будут изготовлять шаблоны (например, фото негативы) для нанесения рисунка платы на заготовку.

     Координатную сетку наносят на чертеж с шагом 2,5 или 1,25 мм. Шаг 1,25 мм применяют в. том случае, если на плату устанавливают многовыводные элементы с шагом расположения выводов 1,25 мм. Центры монтажных и переходных отверстий должны быть расположены в узлах (точках пересечения линий) координатной сетки. Если устанавливаемый на печатную плату элемент имеет два вывода или более, расстояние между которыми кратно шагу координатной сетки, то отверстия под все такие выводы должны быть расположены в узлах сетки. Если устанавливаемый элемент не имеет выводов, расстояние между которыми кратно шагу координатной сетки, то один вывод следует располагать в узле координатной сетки, а центр отверстия под другой вывод — на вертикальной или горизонтальной линиях координатной сетки.   

 Диаметр отверстий в печатной  плате должен быть больше диаметра  вставляемого в него вывода, что обеспечит возможность свободной установки электрорадиоэлемента. При диаметре вывода до 0,8 мм диаметр не металлизированного отверстия делают на 0,2 мм больше диаметра вывода; при диаметре вывода более 0,8 мм — на 0,3 мм больше.