Нуль-модемное соединение двух COM портов. При таком соединении компьютеры(терминалы) соединяются между собой непосредственно

При таком соединении компьютеры(терминалы) соединяются между собой непосредственно через СОМ-порты, без использования модемов. Так как компьютеры обладают большой скоростью обработки данных, то синхронизировать их работу не нужно. Поэтому предполагается, что режим синхронизации обмена (Handshaking): 0-None, то есть сервисные сигналы не влияют на процедуры обмена данными. Для этого используется нуль-модемный кабель.

Рис.6 Нуль-модемный кабель для Handshaking = 0 (None)

Описание программы Multisim

Разработка любого радиоэлектронного устройства включает физическое или математическое моделирование. Физическое моделирование связано с большими материальными затратами, так как требует изготовление макетов и их трудоемкое исследование. Иногда чисто физическое моделирование просто невозможно из-за сложности устройства. В этом случае прибегают к математическому моделированию с использованием средств и методов вычислительной техники.

Наиболее простой и легко осваиваемой программой, содержащей блок логического моделирования цифровых устройств, является программа Electronics Workbench (EWB) канадской компании Interactive Image Technologies. Особенность программы – наличие в ней контрольно измерительных приборов, по внешнему виду, органам управления и характеристикам максимально приближенных к их промышленным аналогам. Ниже приведено краткое описание программы.

База данных компонентов включает более 1200 моделей элементов, а также более 100 моделей импульсных источников питания. Кроме этого, в версии Multisim 10 программного обеспечения есть помошник Convergence Assistant, который автоматически корректирует параметры SPICE, исправляя ошибки моделирования.

Обзор компонентов

В Multisim есть базы данных трех уровней:

-Из Главной базы данных (Master Database) можно только считывать

информацию, в ней находятся все компоненты;

-Пользовательская база данных (User Database) соответствует текущему пользователю компьютера. Она предназначена для хранения компонентов, которые нежелательно предоставлять в общий доступ;

- Корпоративная база данных (Corporate Database). Предназначена для тех компонентов, которые должны быть доступны другим пользователям по

сети.

Средства управления базами данных позволяют перемещать компоненты, объединять две базы в одну и редактировать их. Все базы данных разделяются на группы, а они, в свою очередь., на семейства. Когда пользователь выбирает компонент и помещает его в схему, создается новая копия, Все изменения с ней никак не затрагивают информацию, хранящуюся в базе данных.

База данных Master Database разделена на группы:

1) Sources. Cодержит все источники напряжения и тока, заземления.

Например, power sources (источники постоянного, переменного напряжения, заземление, беспроводные соединения - VCC, VDD, VSS, VEE), signal voltage sources (источники прямоугольных импульсов, источник сигнала через определенные промежутки времени), signal current sourses (постоянные, переменные источники тока, источники прямоугольных импульсов)

2) Basic. Содержит основные элементы схемотехники: резисторы, индуктивные элементы, емкостные элементы, ключи, трансформаторы, реле, коннекторы и т.д.

3) Diodes. Содержит различные виды диодов: фотодиоды, диоды Шоттки, светодиоды и т.д.

4) Transistors. Содержит различные виды транзисторов: pnp-,npn-транзисторы,биполярные транзисоры, МОП-транзисторы, КМОП- транзисторы и т.д.

5) Analog. Содержит все виды усилителей: операционные, дифференциальные, инвертирующие и т.д.

6) TTL. Содержит элементы транзисторно-транзисторной логики

7) CMOS. Содержит элементы КМОП-логики.

8) MCU Module – управляющий модуль многопунктовой связи (от англ. multipoint control unit)

9) Advanced_Peripherals. Содержит подключаемые внешние устройства (дисплеи, терминалы, клавишные поля).

10) Misc Digital. Содержит различные цифровые устройства.

11) Mixed. Содержит комбинированные компоненты

12) Indicators. Содержит измерительные приборы(вольтметры, амперметры), лампы и т.д.

Виртуальные приборы

Все приборы расположены на панели инструментов.

Рассмотрим основные.

Мультиметр

Мультиметр предназначен для измерения переменного или постоянного тока или напряжения, сопротивления или затухания между двумя узлами схемы. Диапазон измерений мультиметра подбирается автоматически. Его внутреннее сопротивление и ток близки к идеальным значениям, но их можно изменить.

Генератор сигналов

Генератор сигналов (function generator) – это источник напряжения, который может генерировать синусоидальные, пилообразные и прямоугольные импульсы. Можно изменить форму сигнала, его частоту, амплитуду, коэффициент заполнения и постоянный сдвиг. Диапазон генератора достаточен, чтобы воспроизвести сигналы с частотами от нескольких герц до аудио и радиочастотных.

Осциллограф

В Multisim есть несколько модификаций осциллографов, которыми можно управлять как настоящими. Они позволяют устанавливать параметры временной развертки и напряжения, выбирать тип и уровень запуска измерений. Данные осциллографов можно посмотреть после эмуляции с помощью самописца (Grapher) из меню Вид\Плоттер (View/Grapher).

В Multisim есть следующие осциллографы:

- 2-х канальный

- 4-х канальный

- осциллограф смешанных сигналов Agilent 54622D

- 4-х канальный цифровой осциллограф с записью Tektronix TDS 2024

Построитель частотных характеристик (Боде Плоттер)

Отображает относительный фазовый или амплитудный отклик входного и выходного сигналов. Это особенно удобно при анализе свойств полосовых фильтров.

Спектральный анализатор

Спектральный анализатор (spectrum analyzer) служит для измерения амплитуды гармоники с заданной частотой. Также он может измерить мощность сигнала и частотных компонент, определить наличие гармоник в сигнале.

Результаты работы спектрального анализатора отображаются в частотной области, а не временной. Обычно сигнал- это функция времени, для её измерения используется осциллограф. Иногда ожидается синусоидальный сигнал, но он может содержать дополнительные гармоники, в результате, невозможно измерить уровень сигнала. Если же сигнал измеряется спектральным анализатором, получается частотный состав сигнала, то есть определяется амплитуда основной и дополнительных гармоник.

Ваттметр

Прибор предназначен для измерения мощности и коэффициента

мощности.

Токовый пробник

Измерительный пробник

Показывают постоянные и переменные напряжения и токи на участке

цепи, а также частоту сигнала.

Плоттер (Grapher) – основной инструмент просмотра результатов эмуляции. Он открывается из меню View/Grapher и автоматически при работе эмуляции.

Множество настроек плоттера находятся в окне свойств. Например, можно изменять масштабы, диапазоны, заголовки, стили линий осей.

Общие правила моделирования

При моделировании схем необходимо соблюдать следующие общие правила:

1) Любая схема должна обязательно содержать хотя бы один символ заземления.

2) Любые два конца проводника либо контакта устройства, встречающихся в точке, всегда считаются соединенными. При соединении трех концов (Т-соединение) необходимо использовать символ соединения (узел). Те же правила применяются при соединении четырех и более контактов.

3) В схемах должны присутствовать источники сигнала (тока или напряжения), обеспечивающие входной сигнал, и не менее одной контрольной точки (за исключением анализа схем постоянного тока).

Топология схем

1) В схеме не должны присутствовать контуры из катушек индуктивности и источников напряжения.

2) Источники тока не должны соединяться последовательно

3) Не должно присутствовать короткозамкнутых катушек

4) Источник напряжения должен соединяться с катушкой

индуктивности и трансформатором через последовательно включенный

резистор. К конденсатору, подключенному к источнику тока, обязательно

должен быть параллельно присоединен резистор.

Описание схемы супергетеродинного приемника

Входной контур

Сигнал с антенны приходит на емкость С . Она нужна для связи с антенной. С емкости С сигнал идет на входной контур, который состоит из катушки индуктивности L=500 нГ, конденсаторов С =22 пФ С =40пФ и шунтирован сопротивлением R =10кОм.

Входной контур нужен для того чтобы пропускать нужные нам 2 частоты f1=26950 и f2=27100,а остальные не пропускать. Характеристиками контура являются собственная и резонансная частоты. Собственная частота зависит от емкости, ее можно регулировать подстроечным конденсатором С9.С уменьшением емкости частота колебаний в контуре возрастает. Наиболее сильные колебания в контуре приемника возникают только в момент резонанса. Резонанс- это частота при которой достигается максимум напряжения.

Еще одной важной характеристикой является добротность. Добротность показывает во сколько раз напряжение на контуре больше входного напряжения.

По конструктивным соображениям выберем суммарную емкость C=50пФ и вычислим величину L по формуле .

Отсюда следует, что L=500нГн

После этого в собранной в Multisim 10 схеме получим реальную резонансную кривую. Для этого возьмем частоты:24000,24500,25000,25500,26000,26500,26600,26700,26800,26850,26900,26950,27000,27100,27200,27300,27400,27500 при входном напряжении1мкВ и измерим амплитуду. Графики, полученные в программы Multisim 10, приведены в приложении 1.

График резонансной кривой построим в Microsoft Excel.

Из графика следует, что полоса пропускания .Это нас устраивает.

При резонансной частоте амплитуда колебаний в контуре в Q раз превышает амплитуду внешней ЭДС, отсюда из графика получим Q=45.

Повторитель на микросхеме HA1-2539-5

Теперь нужно подключить усилительные каскады так, чтобы они не влияли на входной контур. Для этого возьмем операционный усилитель на микросхеме HA1-2539-5. Выход усилителя соединим с инверсным входом и получим отрицательную обратную связь.

Входное сопротивление будет большим, а выходное маленьким. Тогда усилитель подключенный таким образом будет работать как повторитель, что даст возможность подключить усилительные каскады, не влияя на входной контур.

Было проверено, что подключение без повторителя снижает добротность Q и понижает избирательность.

Усилитель на микросхеме HA1-2539-5

Теперь, когда поставили повторитель, можем усиливать сигнал. К повторителю через сопротивление R10=200 Ом подключим операционный усилитель на микросхеме HA1-2539-5. Выход соединим с инвертирующим входом, используя сопротивление R6=3.8 кОм. Образуется отрицательная обратная связь, которая и определяет коэффициент усиления рассчитываемый по формуле:

Ку=-(Rоос/Rвх)

Знак минус говорит о том, что выходной сигнал инвертирован.

Из формулы получим что Ку=-19

С первого усилительного каскада сигнал поступает на второй усилительный каскад собранный на микросхеме HA1-2539-5.Коэффициент усиления будет Ку=-19.

Затем ко второму усилительному каскаду через конденсатор С4=15пФ подключим колебательный контур аналогичный входному контуру, состоящий из катушки индуктивности конденсаторов и шунтирован сопротивлением. Колебательный контур нужен для того чтобы усилить сигнал и отсечь боковые частоты. С выхода колебательного контура сигал поступает на вход повторителя собранного на микросхеме HA1-.

После этого подключим к контуру повторитель на микросхеме.

Смеситель

Дальнейшее усиление колебаний высокой частоты ограничено из-за опасности возникновения паразитных колебаний. Эти трудности можно устранить преобразователем частоты с помощью смесителя и гетеродина.

Главным предназначением смесителей является перемножение двух сигналов, один из которых входной, другой — сигнал с гетеродина, с целью получения на выходе промежуточной частоты (ПЧ). Частоту гетеродина возьмем 25400кГц. В качестве гетеродина берем кварцевый генератор.

Гетеродин - маломощный генератор электрических колебаний, применяемый для преобразования частот сигнала.

Образование промежуточной частоты с одновременным подавлением колебаний других частот, но с сохранением передаваемого сообщения представляет собой довольно сложный физический процесс.

В общем случае преобразование частоты можно рассматривать как результат перемножения двух высокочастотных напряжений:

напряжения входного сигнала

и напряжение гетеродина

В результате такого перемножения на выходе преобразователя получается напряжение преобразованной частоты

,

где А (t)- постоянный коэффициент, зависящий от параметров преобразователя.

Радиосигнал с повторителя подаётся на вход смесителя. Смеситель, собранный на транзисторах Q1 и Q2, выполнен по каскодной схеме ОЭ-ОБ, т.е. последовательное соединение ОЭ-ОБ. Каскодные усилители примечательны тем, что в каскадах почти полностью развязаны входная и выходная цепи, т.к. база транзистора каскада с ОБ имеет неизменный потенциал. Следовательно, не проявляется эффект Миллера. Эффект Миллера — увеличение эквивалентной ёмкости. Поскольку входное сопротивление каскада с ОБ ничтожно мало, каскад с ОЭ работает в режиме короткого замыкания на выходе (т.е. работает как каскад с ОК), обеспечивая такое же усиление, как идеализированный каскад с ОЭ. Входное сопротивление на высоких частотах выше, т.к. существенно уменьшается входная ёмкость каскада. Благодаря этому смеситель имеет большое выходное сопротивление, что позволяет включить контур C13=330пФ, C12=133 пФ, L2=26 мкГ, R151 кОм, настроенный на промежуточную частоту, в коллекторную цепь транзистора Q1. На второй вход смесителя подаётся сигнал с гетеродина. Таким образом, на выходе смесителя образуются сигналы с частотой, равной сумме и разности частот принимаемой радиостанции и гетеродина. Режимы работы транзисторов смесителя по постоянному току определяются сопротивлением резисторов R1 и R2.

В программе Multisim 10 был сделан подбор напряжения питания для наибольшего значения промежуточной частоты.

При питании 2,5 В смеситель выдает наибольшее напряжение промежуточной частоты.

Графики настройки смесителя приведены в приложении 2

Наибольший сигнал будет при U=2.5В

С выхода колебательного контура сигнал поступает на вход повторителя, собранного на микросхеме HA1. С выхода повторителя сигнал поступает на фильтр низких частот (ФНЧ), который подавляет высокие частоты. А с ФНЧ – на усилительные каскады, собранные на микросхемах HA1.Коэффициент усиления третьего усилительного каскада Ку3=-10, а четвертого – Ку=-30.

В результате получим усиленный сигнал промежуточной частоты, который подадим на частотный детектор на выходе, которого мы хотим получить напряжение разных знаков в зависимости от частоты принимаемого сигнала.

Рисунок детектора

Контуры C15 L3 и C18 L5 настроим на частоты f1 и f2, одна из которых f1=1700, а другая f2=1550. В контуре, собственная частота которого равна частоте подаваемого на детектор сигнала амплитуда колебаний возрастет и, наоборот, в контуре, собственная частота которого не совпадает с амплитудой колебаний сигнала, амплитуда уменьшается. Высокочастотное напряжение имеющееся на контурах выпрямляется диодами, сглаживается конденсаторами и вычитается друг из друга.Вследствие этого появляется напряжение на выходе частотного детектора, причем знак зависит от частоты приходящей на детектор. На выходе получаем:

Продетектированный низкочастотный сигнал поступает..

Описание созданных компонентов

Микросхема HA1-2539-5

HA1-2539-5 представляет собой широкополосной, монолитный операционный усилитель с высокой скоростью нарастания выходного напряжения. Он был спроектирован и построен с производством Intersil Высокочастотный Биполярный Диэлектрический Процессом Изоляция и особенности динамики параметров никогда раньше можно получить по-настоящему дифференциальное устройство.

При скорости нарастания 600V/μs и 600 МГц полосой усиления

продукт, HA-2539 идеально подходит для использования в видео и

Усилителя ВЧ проекты, в закрытых усиления контура 10 или больше. Полный ± 10В колебание в сочетании с выдающимися параметрами переменного тока

и дополняется высоким коэффициентом усиления разомкнутого контура делает

устройства, используемые в высокоскоростных систем сбора данных.

Особенности

Очень высокая скорость нарастания выходного напряжения. 600V/µs

Открытый коэффициент контура.......................... 15 кВ / V

Широкое усиления пропускной способностью (А.В. ≥ 10).............. 600MHz

Частотный диапазон......................... 9,5 МГц

Низкая напряжение смещения........................... 8mV

Шум Входное напряжение...................... 6nV / √ Гц

Колебания выходного напряжения........................ ± 10 В

• Монолитная Биполярная Диэлектрическая Конструкция

Применения

• Импульсный и видео Ampl

• Широкополосные усилители

• Высокоскоростные Образец удержании схемы

• Беспроводные Осцилляторы

Распиновка

Конденсатор СТС-0520

Подстроечный керамический конденсатор СТС-0520 выбран в связи с малыми размерами. Предназначен для работы в высокочастотных устройствах, контурах, кварцевых резонаторах.

Технические параметры

Тип	СТС-0520
Рабочее напряжение,В
Емкость мин.,пкФ	4.8
Емкость макс.,пкФ
Температурный коэффициент емкости(ТКЕ)	n750
Рабочая температура,С	-30…85
Добротность Qмин.
Размер корпуса,мм
Цена,р

Конденсатор К10-43а

Конденсаторы К10-43а - прецизионные керамические конденсаторы. Предназначены для работы в цепях постоянного, переменного токов и в импульсных режимах. Конденсаторы изготавливают в соответствии с АДПК.673511.005 ТУ; ОЖО.460.165 ТУ;

ОЖО.460.165 ТУ ОЖО.460.183 ТУ; ОЖО.460.165 ТУ ПО.070.052.

К10-43а (рис. 1): правильной формы, изолированные керамические конденсаторы, исполнение — всеклиматическое.

Параметры и характеристики:

Тип диэлектрика	МП0;
Диапазон емкости	10 пФ...0,0442 мкФ;
Номинальное напряжение	50В
Климатическая категория	-60/125/21*;
Тангенс угла потерь	10 пФ<Сном≤50 пФ 1,5(150/Сном)×10^-4 Сном>50 пФ не более 0,0015;
Сопротивление изоляции	не менее 10000 МОм;
Температурный коэффициент емкости	(0±30) ×10^-6/ °С;

С11=19пф,с10=40пф,С4=15пф,с340пф,C13=330пф,С7=86пф,С2=86пф

Конденсаторы К10-17А

Конденсаторы К10-17а правильной формы, изолированные керамические конденсаторы, исполнение — всеклиматическое.

Характеристики	М47
Допускаемое отклонение емкости от номинальной	Сх≤2,2 пФ: ±0,25 пФ Сх>2,2 пФ: ± 5 %1, ±10 %, ±20 %
Номинальное напряжение, В
Климатическая категория	-60/125/21^2
Тангенс угла потерь	Сх≤10 пФ не норм.; 10 пФ <Сх≤50 пФ 1,5(150/ Сх)×10^-4; Сх>50 пФ не более 0,0015;
Сопротивление изоляции	Сх≤0,025 мкФ не менее 10 ГОм; Сх>0,025 мкФ Rиз.·Сх не менее 250 с

С22=1мкф,C16=10 нф,C5=60пф,С6=86пф

EC24-R47Mдроссель ВЧ, 0.47мкГн

Постоянные индуктивности EC24-R47M представляют собой миниатюрную катушку с ферритовым сердечникам, размещенную в изолирующем корпусе с двумя выводами.
Применяются в радио-, электронной технике.

Тип:	EC24
Номинальная индуктивность:	0.47 мкГн
Допуск номинальной индуктивности:	20%
Максимальный постоянный ток:	0.7 А
Активное сопротивление:	0.17 Ом
Добротность:
Диапазон температур:	-20...+100 °C
Способ монтажа:	в отверстие
Длина корпуса:	10 мм
Диаметр (ширина)корпуса:	3 мм

L1=500nH,L4==500nH,

Дата добавления: 2015-07-08