Блок управления и контроля автоматизированного тестера параметров радиоэлементов (стр. 6 из 8)
коммутатор контроля динамических и статических контролируемых
сигналов (ККС) на реле К1-К8;
коммутатор динамических режимов (КДР) на реле К9-К12;
розетка разъема Х1 для подключения измерительной головки (ИГ);
розетка разъема Х2 для подключения развязывающих ВЧ усилителей (РУ) ;
розетка разъема Х3 для подключения измерительного усилителя (ИУ);
розетка разъема Х4 для подключения блока стабилизации температуры (БСТ);
розетка разъема Х5 для подключения блока стабилизации режима транзистора (БСР);
резистор R1 для контроля режима базы;
резистор R2 для контроля режима коллектора;
резисторы R3,R4 для согласования цепи ВЧ сигнала;
резисторы R5-R7, R8-R10 и R11-R13 для ослабления сигнала;
конденсаторы С1-С10 для блокировки ВЧ сигналов в цепях питания транзистора по постоянному току;
конденсаторы С11-С12 для разделения цепей питания по переменному и постоянному току;
контакты 1а-24а, 1б-24б, 1с-10с и 1д-10д для подключения платы к внешним устройствам.
Устройство работает следующим образом:
ККС предназначен для измерения модулей сигналов на аналоговых выходах первого и второго векторных вольтметров (ВВ);
измерения разностей фаз на аналоговых выходах первого и второго ВВ;
измерения контроля напряжений Uк, Uб и токов Jк, Jб определяющих рабочую точку транзисторов при измерениях в активном режиме;
измерения напряжений Uб-к,Uб-э и соответствующих им токов Jк, Jб для аттестации параметров моделей Эберса-Молла;
измерения напряжения Uт для определения температуры окружающей среды.
Состояние реле ККС приведены в таблице 3.2. С помощью КДР реализуются динамические тесты. При этом измеряют комплексные напряжения
, 
, 
, 
, 
холостого хода на базе транзистора, которые используют для калибровки аттенюатора собранного на реле К10-К12.Реле К9 служит для подключения к выходу аттенюаторов. В нормальном положении сигнал подается на базу транзистора, в рабочем состоянии – на коллектор.
В режиме холостого хода измеряют напряжения
, 
, 
, 
по которым производится калибровка ИГ.В процессе измерения транзистор подключают к ИГ и измеряют напряжения
, 
, 
, 
.Аттестируемые напряжения снимаются с базовой (
, 
, 
, 
) или с коллекторной ( 
, 
, , ) цепи транзистора, путем подключения к этим цепям измерительного канала ВВ с помощью реле, расположенного в ИГ.Таблица состояния реле К9-К12 представлена в таблице 3.3, в шестой колонке которой показаны состояния реле R1А, расположенного в ИГ.
Сигналы управления реле и электропитания по постоянному и переменному току поступают через жгуты, подключенные к контактам 1а-24а, 1б-24б, 1с-10с и 1д-10д.
Контакты (D0-D15) используются для управления реле.
Через контакты (М(Ф)ФК 2-12/1(2)) подключаются аналоговые выходы ВВ.
Контакты (РТ) используются для подключения терморезистора к схеме стабилизации температуры.
Контакты (Вх.1Т0 и Вх.2Т0) используются для подключения датчика температуры.
Контакты (Вых.1 и Вых.2) используются для питания термоэлемента схемы БРТ.
Контакты (+15В. и –15В.) используются для питания по постоянному току.
Таблица 3.3 - Таблица состояния реле
| Наименование | Реле | Примечание | ||||
| 9 | 10 | 11 | 12 | R1А | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| U011 U010 U001 U000 U111 | 0 0 0 0 0 | 0 0 0 0 1 | 1 1 0 0 1 | 1 0 1 0 1 | 0 0 0 0 0 | |
| U011 U012 U021 U022 | 0 1 0 1 | 0 1 1 0 | 1 1 1 1 | 1 1 1 1 | 0 0 1 1 | |
| U11 U12 U21 U22 | 0 1 0 1 | 0 1 0 0 | 1 1 0 1 | 1 1 0 1 | 0 0 1 1 | |
3.4.2 Обоснование элементной базы
В разработанном комплексе применены широко распространенные и дешевые радиоэлементы:
− в качестве операционных усилителей выбран самый дешевый из прецизионных ОУ К140УД17А с малым температурным и временным дрейфами нуля, высоким входным сопротивлением и коэффициентом ослабления синфазного сигнала;
− блокировочные конденсаторы применены типа КМ и К50-35 как наиболее дешевые и допустимые;
− резисторы применены типа МЛТ с допуском 10% , С1 с допуском ±5% и СП5 с допуском ±5%;
− транзисторы типа КТ603 как наиболее дешёвые и подходящие в данной ситуации.
3.4.3 Конструкция ИКУ
Конструкторская проработка ИКУ отражена в МК 3.097.002, МК 4.720.001, МК 4.720.002, МК 4.720.003, МК 5.064.001, МК 6.192.002, МК 6.192.003, МК 6.192.004, МК 6.192.005, МК 5.192.006, МК 5.030.001, МК 6.030.001 (смотри приложение Б). Применение функционально-блочного метода конструирование открывает перспективу развития конструкции, что особенно выгодно на этапе моделирования, повышает унифицированность и ремонтопригодность устройства.
ПУиК выполнена в виде отдельного настольного блока. Основные устройства подключаются к материнской плате, которая установлена на кассете, вставляемой в основание корпуса.
На лицевой панели кассеты расположено гнездо разъёма для подключения ИГ, ВЧ разъём СР-50 для подключения выхода ПГСС, два разъёма СР-50 для подключения опорного канала. На задней панели расположены четыре разъёма СР-50 для подключения аналоговых выходов ВВ, разъём СР-50 для подключения терморезистора, гнездо разъёма DB-25 для подключения управляющих сигналов реле и низковольтного питания устройства, гнездо разъёма для подключения датчика температуры, и два гнезда разъёма для подключения входа и выхода сети питания 220 В.
В конструктивном исполнении модули НБ, НК, УР, УИ представляют собой односторонние печатные платы, устанавливаемые на материнскую плату через соответствующие разъёмы.
При конструировании модулей УР, НБ, НК были приняты во внимание принципы ВЧ монтажа.
3.5 Измерительные головки
При конструировании ИГ были приняты во внимание принципы конструирования ВЧ устройств с тем, чтобы предельно уменьшить влияние паразитных параметров соединительных проводников.
Особую проблему представляла собой конструкция контактов для подключения измеряемых устройств из-за большого разнообразия конструкций выводов однотипных РЭ (транзисторов, диодов и т.д.) и типоразмеров корпусов для аналоговых ИС.
Особое внимание было уделено конструированию ИГ для СВЧ РЭ.
4 Расчётная часть
4.1 Расчет площади и габаритов материнской платы
Для расчета площади платы необходимо определить площадь, которую занимают ЭРЭ расположенные на ней и коэффициент заполнения платы по площади.
Коэффициент заполнения платы по площади (Кзп) примем равным 0.3, тогда площадь платы можно определить по формуле
, (4.1)где Si - площадь каждого ЭРЭ.
Исходные данные для расчета площади платы приведены в табл.4.1.
Таблица 4.1 - Исходные данные для расчета площади платы ПК-2 .
| Тип ЭРЭ | Количество, шт. | Размеры, мм | Площадь, мм2 |
| Конденсаторы | 12 | 2´12 | 288 |
| Разъёмы | 1 | 10´80 | 800 |
| 4 | 10´146 | 5840 | |
| Резисторы | 13 | 4´10 | 520 |
| Реле | 16 | 6´12 | 1152 |
| Всего | 8600 |
Суммарная площадь, которую занимают ЭРЭ 9112 мм2. Определим площадь платы ПК-2 по формуле (1)
Sпл = 8600 / 0.3 = 28666.7 мм2
Так как материнская плата крепится на кассете, то оптимальными её размерами будут 210´140 мм.
С учётом того, что на плате оставляется место под резерв, размер материнской платы возьмём равным 303´140 мм.
4.2 Расчёт теплового режима блока
Расчет теплового режима блока проведём на ЭВМ по методике приведённой в /19/, текст программы приведён в /20/.
Исходными данными для расчета являются:
− мощность потребляемая блоком, Вт;
− размеры блока (L1,L2,L3), м;
− коэффициент заполнения блока по объёму;
− площадь перфорационного отверстия (м2) и их количество (шт.);
− давление окружающей среды, МПа;
− температура окружающей среды, 0С.