вход Вход Регистрация



Система автоматизированного проектирования – это совокупность средств и методов для осуществления автоматизированного проектирования. Она составляется с нескольких составляющих частей, званых техническим, математическим, программным, лингвистическим, информационным, методическим и организационным обеспечениями.

Техническое обеспечение включает технические средства (ЭВМ, периферийное оборудование), с помощью которых решаются задачи проектирования.

Математическое обеспечение – представляется математическими моделями, методами и алгоритмами для решения проектных задач.

Программное обеспечение – это совокупность программ для реализации автоматизированного проектирования. Программное обеспечение может быть специальным и общим.

Специальное программное обеспечение включает пакеты прикладных программ (ППП), предназначенных для решения конкретных проектных задач. Общее программное обеспечение предназначено для управления вычислительным процессом в САПР и подготовки программ по ППП к выполнению на ЭВМ. В общее программное обеспечение входят операционные системы ЭВМ, которые функционируют в САПР, а также программы что не входят в состав операционных систем, но что выполняют похожие функции (управление задачами, данными, редактирование, трансляция и т.п.) в конкретной САПР.

Лингвистическое обеспечение выражается совокупностью языковых средств, используемых в САПР. В лингвистическое обеспечение входят общеизвестные алгоритмические языки, используемые для записи программ САПР, и входные языки, которые служат для описания объектов проектирования и задач на выполнение проектных процедур. Входные языки представляют для пользователя САПР самый большой интерес, определяя удобство общения инженера с ЭВМ в процессе проектирования.

Информационное обеспечение – совокупность сведений, необходимых для выполнения проектирования. Основную часть информационного обеспечения составляет база данных – информационные массивы, используемые в более чем одной программе проектирования. Иногда к базы данных относят массивы данных только справочного характера, а также массивы результатов выполнения этапов проектирования, используемых на других этапах как началу данные. Такие базы данных в некоторых системах называют архивами. База данных в процессе проектирования должна пополняться, в ней возможные корректирования содержимого, стирание устаревших и ненужных сведений и т.п. должен быть обеспечен также защита данных от неправильных изменений. Доступ к содержимому базы данных нужно обеспечить только определенному кругу лиц. Все перечисленные функции по работе с базой данных обеспечиваются системой управления базой данных (СУБД). База данных вместе с СУБД называется банком данных.

Методическое и организационное обеспечение является совокупностью документов, которые устанавливают состав и правила функционирования средств САПР и подразделов проектного предприятия.

Подсистемы САПР. Специализация некоторой части САПР на обслуживании проектных задач одного этапа проектирования приводит к выделению этой части как подсистемы САПР. Такая специализация задевает программное, математическое и лингвистическое обеспечения и иногда затрагивает технический обеспечение.

Как правило, в САПР ЭВМ есть подсистемы функционально-логического проектирования и конструкторского проектирования. В некоторых САПР ЭВМ есть также подсистема структурного (системного) проектирования и отдельная подсистема изготовления конструкторской документации.

Для каждой подсистемы обычно разрабатывается свой входной язык и пакет прикладных программ; часто в подсистемах есть автономные базы данных. Отличия технических средств в подсистемах связаны с составом устройств автоматизированных рабочих мест проектировщика.

Принципы построения САПР. Современные САПР создаются согласно следующим принципам.

Коллектив разработчиков является составной частью системы проектирования, выполняя проектные работы во взаимодействии с ЭВМ. Вместе с процедурами, которые выполняются в автоматическом режиме работы по ЭВМ, есть процедуры, частично или полностью не формализуемые и потому выполняемые при определяющему участию человека. Об автоматическом проектировании можно говорить лишь относительно отдельных нескладных операций.

Комплексная автоматизация всех уровней проектирования. Введение автоматизированного проектирования на нескольких уровнях при сохранении стариков ручных форм проектирования на других уровнях менее эффективно, чем комплексная (сквозная) автоматизация на всех уровнях. Комплексная автоматизация позволяет внести такие изменения в структуру проектных предприятий, формы документов, которые отвечают целям автоматизации – сокращению материальных временных затрат, повышению качества проектирования, сохранению численности инженерно-технических работников на бывшему уровне, не смотря на осложнение проектированных объектов.

Информационная согласованность подсистем и программ проектирования. Программы, которые входят в пакет прикладных программ некоторой подсистемы САПР, должны быть информационно согласованными, то есть что допускают возможность совместного выполнения при реализации заданной проектной процедуры без вмешательства человека в процесс соединения программ. Информационная согласованность программ имеет место при следующих условиях: программы созданные для работы с одной и той же базой данных и не требуют ручной перекомпоновки числовых массивов, которые являются входными для одной и исходными для другой из программ, которые соединяются; задача начальной информации об объекте или о необходимых проектных операциях проводится на едином входном языке. Обычно в состав одного пакету объединяются только согласованные программы. Конечно, при этом обеспечивается соединения не любых двух программ пакету, а только тех, которые образовывают последовательности, полезные для проектирования. Для комплексной автоматизации всех уровней нужна информационная согласованность как программ внутри подсистем, так и самых подсистем между собой. Эта согласованность также обеспечивается единством элементов информационного и лингвистического обеспечений, которые имеют отношение до обеих подсистем, которые соединяются.

Открытость САПР. Свойство открытости системы означает возможность внесения изменений в систему во время ее эксплуатации. Изменения могут состоять в добавлении новых или замене старых элементов в программном, а, возможно, также в техническом и лингвистическом обеспечениях. Внесение изменений должно быть максимально упрощенно и доступное пользователям САПР. Открытая САПР является системой, которая развивается, поскольку более завершенные методы, программы, технические средства в меру их появления могут быть реализованы в ней; она также легко адаптируется к условиям проектирования, которые меняются. Итак, свойство откровенности приводит к увеличению срока службы системы, повышает ее универсальность.

Совместимость традиционного и автоматизированного проектирования. Этот принцип имеет значение в случаях, когда автоматизированное проектирование внедряется уже на действующем предприятии со структурой, которая сложилась, взаимоотношениями подразделов, формами и образами использования проектной документации. Именно в этех условиях целесообразный эволюционный путь внедрения САПР, при какому изменения, которые диктуются особенностями автоматизированного проектирования, не будут возбуждаться на продолжительный срок нормального функционирования предприятия.

Случайные новости

1.1 Порядок расчета усилителей мощности

Основным назначением усилителей мощности является обеспечение в нагрузке заданной мощности. При этом желательно как можно эффективнее использовать усилительный прибор. Усилитель мощности является выходным каскадом многокаскадного усилителя, работающим на низкоомную нагрузку. Для согласования высокого выходного сопротивления с низким сопротивлением нагрузки применяются трансформаторы. В последнее время широкое использование нашли бестрансформаторные усилители мощности.


Схема усилителя с бестрансформаторным выходом с параллельным управлением однофазным напряжением составных оконечных транзисторов представлена на рис.1.1.

Рис.1.1 Транзисторный бестрансформаторный двухтактный каскад

с симметричным входом и несимметричным выходом

с параллельным питанием.

Транзисторы одной проводимости V4, V5 образуют выходной каскад. На транзисторах V2, V3 собран фазоинверсный каскад, обеспечивающий необходимую амплитуду тока для работы транзисторов оконечного каскада V4, V5, а также необходимый сдвиг по фазе на 1800 входного напряжения оконечного каскада. Резисторы R4 и R5 являются нагрузкой транзисторов V2 и V3.

Транзисторы V2 и V3 разной проводимости включены по схеме ОК и работают в режиме АВ.

Составные транзисторы V2 и V4 представляют собой двойной эмиттерный повторитель (квазикомплементарный каскад Дарлингтона ), охваченный ООС, а составные транзисторы V3, V5 образуют двухтактный усилитель напряжения с обратной связью, коэффициент усиления по напряжению » 1. Оба плеча двухтактного усилителя обеспечивают достаточно большие коэффициенты усиления по току.

Несмотря на не идентичность схемных построений плеч усилителя, их асимметрия не сказывается на нелинейных искажениях сигнала из-за наличия глубокой ООС.

Получение мощных выходных колебаний при высоком КПД исключает возможность использования малосигнальных параметров транзисторов в процессе проектирования, поэтому все основные расчеты ведутся по статическим характеристикам транзисторов на средних частотах.

На транзисторе V1 собран каскад предварительного усилителя по схеме с ОЭ, работающий в режиме А. Каскад предназначенный для обеспечения необходимой амплитуды входного сигнала для раскачки выходного каскада на составных транзисторах.

Температурная компенсация составных транзисторов (V2, V4 и V3, V5) осуществляется с помощью терморезистора RТ с отрицательным ТКС (возможно использование p-n – перехода), через который проходит коллекторный ток V1. Падение напряжения на нем должно быть равным сумме UбэV2 и /UбэV4/.

Резистор R3 и конденсатор Сэ являются элементами эммитерной термостабилизации транзистора V1. Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения для задания рабочей точки транзистора V1. Конденсатор Ср1 разделительный, предназначенный для развязки усилителя мощности по постоянному току с предыдущими каскадами.

Расчет производится в такой последовательности.

1. Определяем амплитудное значение переменного напряжения на нагрузке:

2. Находим необходимое напряжение источника питания:

где Uк min – остаточное напряжение на коллекторе открытого транзистора.

3. Определяем амплитуду импульса коллекторного тока транзистора VT4(VT5):

4. Находим среднее значение тока, потребляемого от источника питания оконечным каскадом:

где IК0 – начальный ток коллектора транзисторов VT4, VT5. Принимаем равным 30 мА.

5. Рассчитываем мощность, потребляемую от источника оконечным каскадом, при номинальной выходной мощности:

6. Рассчитаем мощность рассеивания на коллекторе одного транзистора оконечного каскада:

7. По рассчитанным величинам Ек , Iкm , Рк выбирает тип транзистора оконечного каскада VT4(VT5), из условия, чтобы рассчитанные значения ЕК , Iкm , РК не превышали допустимые и граничная частота fb выбранного транзистора должна быть больше fВ.

8. На семействе выходных статических характеристик выбранного транзистора строим нагрузочную прямую, левее строим динамическую характеристику IК = f(Iб).

По выходным и входным статическим характеристикам определяем: Uкm4

Uок4 ; Uбm4 Uоб4 Iкm4 Iок4 Iбm4 Iбm4

9. На основании Iбm4 и Uбm4 находим входное сопротивление транзистора VT4:

10. Сопротивление резисторов R4 и R5 определяем из соотношения:

11. Уточняем значение входного тока оконечного каскада с учетом шунтирующего действия резисторов R4, R5:

12. Определяем ток покоя в рабочей точке транзисторов VT2 и VT3:

13. Выбираем типы транзисторовVT2 p-n-p структуры, VT3 n-p-n структуры, по необходимому значению амплитуды коллекторного тока, равному амплитуде базового тока транзисторов VT4 и VT5,имеющих допустимое коллекторное напряжение не менее Ек. Транзисторы VT2 и VT3 должны иметь близкие параметры. Поскольку режимы работы транзисторов VT2 и VT3 в основном одинаковы, расчет производим для одного плеча. На семействе статических характеристик транзистора VT3 строим линию нагрузки. Затем так же, как и для выходных транзисторов, строим зависимость IК = f(Iб). Из построения определяем значения Uкm ;Uок ; Uбm ; Uоб ; Iкm ; Iок ; Iбm ; Iоm .

14. Определяем значение коллекторного тока мощность, потребляемую от источника питания по формулам:

15. На основании Iбm2 и Uбm2 находим входное сопротивление транзистора VT2:

16. Определяем необходимые амплитудные напряжения возбуждения верхнего (VT2, VT4) и нижнего (VT3, VT5) плеч оконечного каскада:

17. Сопротивление R6 находим из условия обеспечения режима работы транзистора VT1. Для получения в точке «А» (рис.1.1) напряжения равного 0,5Ек , нужно, чтобы:

- постоянное напряжение на коллекторе VT1 было равно Uко1:

(при UR3 = 1 В)

- постоянная составляющая (Iок1)коллекторного тока VT1 должна быть больше Iбm2 .

18. Тогда сопротивление R6 определяется как:

19. Находим мощность рассеяния на коллекторе VT1:

20. По расчетным данным и с учетом максимально допустимого коллекторного напряжения, выбираем тип транзистора VT1.На семействе выходных статических характеристик выбранного транзистора строим нагрузочную прямую. Левее строим динамическую характеристику IК = f(Iб).

По выходным и входным статическим характеристикам определяем:

Uкm1; Iкm1; Uоб1; Iоб1; Iбm1 и Uбm1

21. На основании Iбm1 и Uбm1 находим входное сопротивление транзистора VT1:

22. Определяем элементы схемы температурной стабилизации оконечного каскада. Сопротивление RТШ будет равно:

23. Определим относительное уменьшение напряжение на RТШ при максимальной рабочей температуре (tmax = 60 0C ):

24. Определяем необходимое значение температурного коэффициента сопротивления (ТКС):

и выбираем тип терморезистора с ближайшим значением ТКС.

25. Определим величину сопротивления резистора в эмиттерной цепи транзистора VT1, задавшись падением на нем UR3 = 1 В:

26. Относительное изменение b при изменении температуры определяем из приближенного соотношения:

27. Определяем максимальное допустимое значение коэффициента температурной нестабильности режима VT1 из выражения:

28. Величины сопротивлений делителя R1, R2 находим из выражений:

29. Определим коэффициент усиления каскада по напряжению на средних частотах по формуле:

30. Определим необходимую амплитуду входного напряжения:

31. Общее допустимое значение коэффициента частотных искажений распределяем между схемными элементами, вносящими эти искажения. Для схемы (рис.1.1) в области низших частот искажения вносятся конденсаторами СР1Н1), СЭН2), СР2Н3). С целью уменьшения габаритов конденсатора СР1 принимаем, что он вносит основную часть допустимых искажений, а остальную часть распределяем между остальными конденсаторами:

32. Определяем значение конденсаторов схемы усилителя из допустимых искажений в области низких частот:

33. Оценим коэффициент частотных искажений усилителя вносимый мощными транзисторами оконечного каскада:

© 2019
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру