Прием и цифровая обработка радиосигналов

Полосовой фильтр. Полосовой фильтр на основе конверторов полного сопротивления имеет как достоинства, так и недостатки. Перечислим наиболее значимые из них. К достоинствам можно отнести невысокую чувствительность добротности Q, коэффициента усиления K и резонансной частоты щ0 к отклонениям значений элементов от номиналов (всегда меньше 1); простоту настройки. Единственным же значимым недостатком является то, что для такого фильтра требуются два операционных усилителя. На рисунке 25 приведена схема полосового фильтра на основе конверторов полного сопротивления.

Рисунок 25. Схема полосового фильтра на основе конверторов полного сопротивления

Полосовой фильтр реализует следующую функцию:

Основными параметрами для расчёта являются: коэффициент усиления К (примем равным 2); резонансная частота щ0 (примем резонансную частоту f0=16 КГц); добротность Q (примем равной 20); сопротивления R1, R6 примем равными 3 кОм, тогда

,

кОм.

Так как сопротивления R6 и коэффициент усиления К всегда постоянны, то R2 также будет постоянным для всех фильтров.

Принимая ёмкость всех конденсаторов по 10 мкФ, получаем

,

кОм.

В итоге получим, что

,

кОм.

По аналогии производится всех полосовых фильтров на другие частоты.

Сумматор.

Операционный усилитель включен по схеме неинвертирующего сумматора. Схема представлена на рисунке 26.

Выбираем Rl = 3 кОм (МЛТ 0,125 - 3 кОм ± 5%) тогда, если учесть, что для данной схемы коэффициент усиления , то номинал R2 составит:

кОм.

Сопротивление R обеспечивает входное сопротивление схемы и для высокого значения выбираем R = 10 кОм. (МЛТ 0,125 - 10 кОм ± 5 %).

Рисунок 26 Сумматор неинвертирующий

Пиковый детектор. Простой двух каскадный пиковый детектор представлен на рисунке 27, в этой схеме ОУ А1 не заряжает конденсатор до пикового значения, а выполняет роль буферного повторителя. Когда выходное напряжение превышает хранимое на конденсаторе С, выходное напряжение ОУ увеличивается и конденсатор заряжается через диод VD1. Таким образом пока напряжение Uвх растет, петля обратной связи ОУ А1 замкнутая на диод VD1 и напряжение на конденсаторе С1 отслеживает выходное напряжение. Только входное напряжение начинает уменьшаться, ОУ А1 переходит в состояние отрицательного насыщения, поскольку цепь его обратной связи размыкается. Конденсатор С1 оказывается изолированным от выхода А1 и хранит установившееся на нем напряжение.

Рисунок 27. Пиковый детектор

Кварцевый резонатор. Кварцевый резонатор представляет собой тонкую пластину минерала (кварца или турмалина) прямоугольной либо круглой формы, установленную в кварцедержателе. Как известно, кварц обладает пьезоэффектом. При сжатии кварцевой пластины на противоположных её гранях появляются разноимённые электрические заряды, при растяжении пластины знаки зарядов на тех же гранях изменяются на обратные (прямой пьезоэффект). При воздействии на кварцевую пластину у переменного электрического поля в ней возникают механические упругие колебания (обратный пьезоэффект), приводящие, в свою очередь, к появлению электрических зарядов на её гранях. Таким образом, кристалл кварца (пластина) представляет собой электромеханическую систему, обладающую резонансными свойствами. В зависимости от геометрических размеров и ориентации среза резонансные свойства (резонансная частота f0) каждой пластины строго фиксированы и лежат в пределах от нескольких единиц килогерц до 1000 МГц. Кварцевый резонатор эквивалентен электрическому колебательному контуру. На рисунке 28 представлена эквивалентная схема кварцевого резонатора.

Рисунок 28. Эквивалентная схема кварцевого резонатора

Частота кварцевого генератора выше частоты последовательного резонанса резонатора на значение

,

где - полное приведённое сопротивление генератора на кварцевом резонаторе.

В рассматриваемом проекте разрабатывается устройство, которое должно удовлетворять всем требованиям, установленным в ГОСТе 12.0.003-74 «Опасные и вредные производственные факторы». Согласно этому ГОСТу опасные и вредные производственные факторы подразделяются по природе действия на следующие группы:

- физические;

- химические;

- психофизиологические.

Группа физических опасных и вредных производственных факторов подразделяется на следующие подгруппы:

- повышенная или пониженная температура поверхностей оборудования;

- повышенная или пониженная температура воздуха помещения;

- повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека.

Группа психофизиологических опасных и вредных производственных факторов по характеру действия представлена нервно-психическими перегрузками, которые в свою очередь подразделяются на:

- умственное перенапряжение;

- эмоциональные перегрузки;

- перенапряжение анализаторов.

Устройство собрано полностью на полупроводниковых элементах, не содержит колебательных контуров, поэтому его вклад в общий электромагнитный фон (электромагнитные волны, излучаемые устройством) можно считать несущественным, следовательно, устройство удовлетворяет требованиям ГОСТа 12.1.00 6-84 «ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот».

К потенциальным опасностям данного устройства можно отнести:

- опасность поражения током;

- возгорание.

Это может произойти при неправильном техническом обслуживании или при неправильной эксплуатации прибора.

Степень поражения человека электрическим током зависит в основном от его величины, рода, частоты и пути прохождения через организм. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека при нормальном неаварийном режиме, не должны превышать значения, указанные в таблице 2.

Кроме этого при изготовлении прибора может возникнуть:

- химический ожог (при травлении печатной платы);

- тепловой ожог (при работе с паяльником).

Таблица 2. Допустимые токи и напряжения при нормальной работе электроустановки.

В устройстве используются готовые детали, из которых собираются устройство, но при изготовлении этих деталей возможны выбросы ядовитых веществ в атмосферу.

Для предотвращения вредных воздействий на человека необходимо произвести комплекс организационных технических санитарно-гигиенических и противопожарных мероприятий.

Рассмотрим мероприятия, обеспечивающие безопасность эксплуатации и изготовления устройства.

Мероприятия подразделяются: на организационные, технические и санитарно-гигиенические.

Организационные мероприятия необходимо производить:

- на заводе-изготовителе деталей для данного устройства;

- на заводе-изготовителе комплектующих для проектируемого устройства;

- в помещениях, в которых будет эксплуатироваться данные;

- устройства.

Организационные мероприятия, согласно системе стандартов безопасности труда ГОСТ-12.0.004-90 предполагают следующее:

- общее руководство возлагается на руководителей (завода, либо лаборатории). Провидение всех видов инструктажа:

- вводный;

- первичный;

- периодический;

- внеплановый;

- текущий.

Кроме предлагаемого в стандарте необходимо знать, что запрещается:

- производить пайку паяльником с оголёнными проводами;

- пользоваться не заземлённым паяльником;

- держать припаиваемую деталь руками;

- производить ремонтные работы без заземляющего браслета, для избежания воздействия на интегральные микросхемы статическим электричеством;

- производить монтажные и другие работы при включенном устройстве.

В моменты проверки работоспособности устройства (на заводе-изготовителе) и в момент эксплуатации устройства на него подаются напряжения 5В; -6В; ±15В, а сам блок питания запитывают от сети переменного натяжения 220В. Поэтому необходимо соблюдать все правила техники безопасности, установленные для персонала обслуживающего электроустановку с напряжением до 1000В.

Проводятся следующие технические мероприятия. На заводе-изготовителе деталей, технические мероприятия должны соответствовать ГОСТ 12.1.019-79 (электробезопасность, общие требования) и ГОСТ 17.2.3.02-78 (правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленных предприятий). Если ПДК вредных веществ превышает норму, то необходимо:

- заменить по возможности менее вредным;

- применить прогрессивную технологию производства, исключающую контакт человека с вредными веществами;

- выбрать другое оборудование, не допускающее выброс вредных веществ;

- применить специальные системы по улавливанию и утилизации вредных веществ;

- ограничить содержание примесей и конечных продуктов;

- проводить предварительный и периодический медосмотр лиц, которые имеют контакт с вредными веществами.

Если предприятие находится в населённом пункте, то при установлении ПДК вредных веществ необходимо учитывать требования ГОСТ 172.3.01-86 (правила контроля качества воздуха в населённых пунктах).

На заводе-изготовителе данного устройства рабочее место должно быть оборудовано так, что бы обеспечить рабочему максимальное удобство. Рабочее место должно иметь изолированные коврики, комбинированное освещение. Необходимо, что бы все металлические части должны быть заземлены, кроме этого все распределительные щиты должны быть закрыты и обозначены табличкой - "Опасно для жизни". Если помещение завода изготовителя относится к первой или второй категории, с напряжением питания до 42В, если к третьей категории, то напряжением 12В.

Во избежание ожогов горячим (расплавленным) металлическим оловом необходимо применить рабочую форму с длинными рукавами.

Кроме всего перечисленного, на каждом рабочем месте должна быть местная вытяжная вентиляция и общее кондиционирование. Должны выполнятся требования ГОСТ 12.1.030.81, ГОСТ 12.1.019-79, ГОСТ 12.1.018.-91.

Любая работа выполняется в определенной рабочей среде, где одновременно проявляются много разных факторов, воздействующих на организм рабочего.

При изготовлении и сборке устройства следует соблюдать следующие правила:

- сверление отверстий следует производить в защитных очках во избежание попадания стружки в глаза;

- травление плат производить либо в вытяжных шкафах, либо в хорошо проветриваемых помещениях;

- паять паяльником на З6 В, пользуясь специальной вытяжкой для вредных веществ. Для предохранения микросхем от статического электричества следует пользоваться заземляющим браслетом.

Санитарно гигиенически мероприятия необходимо проводить в соответствии с требованием ГОСТ 12.1.005-88, в котором указывается показатели микроклимата в зависимости от тяжести работ.

Оптимальные показатели микроклимата распространяются на всю рабочую зону, допустимые устанавливаются дифференцированно, для постоянных и непостоянных рабочих мест. Эксплуатация спроектированного устройства с точки зрения экологии, не оказывает вредного влияния на окружающую среду, но вся произведённая руками человека аппаратура имеет потенциальную опасность. Вредные вещества, выделяющиеся при изготовлении и сборке любого электрического устройства.

Таблица 3. Выделения вредных веществ в атмосферу при операциях общей сборки.

Эксплуатация проектируемого устройства не сопровождается, какими либо выбросами в атмосферу вредных веществ. Отходов в процессе эксплуатации не выделяется. Возможные вредные производственные факторы при нормальных режимах работы не превышает предельно допустимых в рабочей зоне и отсутствуют вне ее.

Таким образом, проектируемое устройство можно отнести к экологически безопасным.

Размещено на Allbest.ru