Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Теоретическая часть

1.1 Цифровое радиовещание

1.2 Особенности стандарта DRM

2. Разработка структурной схемы модулятора

3. Поверочный расчет выходного каскада передатчика Барк-2 в режиме анодно-экранной модуляции

4. Расчет выходного каскада модулятора

5. Расчет фильтра тактовой частоты

6. Расчет предварительного тракта с широтно-импульсной модуляцией

7. Расчет надежности модуляционного устройства

8. Безопасность жизнедеятельности

8.1 Общий обзор вредных факторов

8.2 Требования к монитору

8.3 Правильная организация рабочего места

8.4 Освещение рабочего места

8.5 Требования к микроклимату

8.6 Электробезопасность

8.7 Требования к шуму

8.8 Пожарная безопасность

Заключение

Список используемой литературы

Приложение

1. Теоретическая часть

1.1 Цифровое радиовещание

Наиболее перспективным для цифрового радиовещания в России является стандарт DRM (Digital Radio Mondiale, всемирное цифровое радио), принятый большинством мировых вещательных корпораций.

Стандарт DRM находит сильную поддержку в странах, где FM-эфир уже заполнен. Так, Китай разрабатывает программу по внедрению DRM для обеспечения устойчивого вещания на всей территории страны. Преимущество DRM-сигнала в том, что, помехозащищенностью больше, чем у АМ, и обеспечивает при этом точно такое же качество в коротковолновом эфире как MP3-плеерам или FM вещанию, он занимает полосу частот точно такую же, как и АМ сигнал. Таким образом, при переходе на DRM вещание в КВ диапазоне, не потребуется менять международный план распределения радиочастот.

На сегодняшний день стандарт DRM, благодаря усилиям международного DRM консорциума, доведен до уровня всемирного стандарта цифрового вещания на коротких волнах, признанного в ITU-(International Telecommunication Union-Международный союз электросвязи), и рекомендованного к внедрению по всему миру во всех КВ диапазонах. Введение стандарта DRM в УКВ диапазонах (66 - 74 МГц и 87,5 - 108 МГц) позволит разместить в пять раз больше радиостанции через 100 КГц (против нынешних 400 - 500) при более высоком качестве звучания и отсутствии "нулей" (провалов) радиоприема за счет многолучевого распространения радиоволн и интерференции в городской застройке.

При Федеральном Агентстве по печати и массовым коммуникациям РФ создан Координационно-Технический совет по внедрению в России цифрового радиовещания системы DRM.

21 сентября 2006 года в Федеральном Агентстве по печати и массовым коммуникациям принята и утверждена Концепция внедрения в России цифрового радиовещания системы DRM.

1.2 Особенности стандарта DRM

Система передачи данных в формате DRM работает по принципу передачи данных на многих несущих.В аналоговой технологии используется только одна несущая с передачей точно такой же информации в обеих боковых полосах, в "цифре" закодированный сигнал распределяется по 200 - 300 несущих. Информация, прежде чем дойти до радиослушателя, проходит сложный путь, при этом качество звука сохраняется благодаря цифровому кодированию. Данная технология передачи повышает помехоустойчивость. При аналоговых трансляциях сигнал слабеет до полного затухания. Цифровой сигнал не пропадает до тех пор, пока не будет достигнут уровень допустимого порога помех; как только порог превышен, звук пропадает. Особенность передачи сигнала в формате DRM - отсутствие плавного перехода (graceful degradation) от хорошего качества трансляции к плохому : прием либо идеальный, либо его нет вообще. Формат DRM предлагает различные режимы передачи сигнала, которые могут использоваться разными по назначению радиослужбами: от гражданских до технических. В условиях ионосферного распространения действует экономный режим с пониженной скоростью цифрового потока, правда, при этом и качество звука может пострадать. Для подстраховки качества и улучшения приема один из вариант трансляций одного и того же сигнала на разных частотах из разных передающих точек. Приемник сам настроится на лучшую частоту и по ходу изменения качества трансляции сможет самостоятельно перейти с одной частоты на другую, качество которой на данный момент лучше. Есть еще один вариант для бесперебойного приема -- работа на общей волне.

Для этого один сигнал из разных передающих точек передается одновременно на одной частоте в один и тот же регион. Таким способом удается достичь уверенного приема даже в диапазоне коротких волн при ионосферном распространении.

Формат DRM, отличает не только улучшенное качество аудиотрансляций, но и дополнительные сервисные удобства, которые оценит каждый радиослушатель. Параллельно к звуковому сигналу возможно передавать и текстовую информацию в качестве комментария к программе или независимо от нее. Сервисные функции DRM включают в себя следующие возможности:

Предоставление данных о приеме всех станций в месте нахождения радиослушателя; выбор желаемой станции посредством маркировки ее на дисплее приемника; автоматический, незаметный для радиослушателя переход на лучшую по качеству частоту; параллельная трансляция нескольких языковых программ с возможностью выбора нужного языка; запись особо важных сообщений в память приемника для последующего прослушивания; возможность записи кодированных сигналов - платных сервисов, таких, как аудиокниги, актуальные статьи и т.п.; загрузка программного обеспечения и актуализация уже имеющегося ПО, например, в навигационных системах транспортных средств путем передачи данных на KB по всему миру.

Данный список можно было бы продолжить, но это дело будущего. Сейчас на первом месте стоит задача улучшение качества аудиотрансляций.

Радиоприем в DRM-формате становится возможным для любого цифрового аппарата: мобильного телефона, электронного переводчика. Интерес к этому формату проявили производители мобильных телефонов,на возросший спрос модели, имеющие опцию приема FM-paдиосигнала.

Приведем ряд важных определений сигнала DRM:

- ячейка (cell) - отрезок синусоидального колебания (OFDM-символ). Передается с определенной амплитудой и фазой. Каждый OFDM-символ - это сумма К таких отрезков синусоидальных колебаний - несущих, равномерно распределенных по частоте в пределах полосы радиоканала;

- OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) - частотное уплотнение с ортогональными несущими (уплотнение с ортогональным частотным разделением сигналов). OFDM-символ - переданный сигнал для той части времени, в течение которой у каждой из равномерно распределенных несущих сигнала параметры модуляции амплитуды и фазы остаются неизменными;

- кадр (фрейм) передачи (transmission frame) - некоторое число (множество) последовательных OFDM - символов (продолжительность 400 мс), где первый OFDM - символ содержат фрейм синхронизации ячейки;

- супер кадр (супер фрейм) передачи - три последовательных кадра (фрейма) передачи (продолжительность 1200 мс), где первый OFDM - символ содержат SDC - блок;

- логический кадр (фрейм) - содержит данные одного потока, соответствующие кадру (фрейму) передачи продолжительность 400 мс;

- мультиплексный кадр (фрейм) - логические кадры (фреймы) от всех потоков формируют мультиплексный кадр (фрейм) продолжительностью 400 мс.Это - удобный базис для кодирования и перемежения.

Система DRM состоит из трех разных каналов: MSC, SDC и FAC. Рассмотрим их назначение.

MSC (Main Service Channel) - главный служебный канал (пользовательской информации), содержащий групповой цифровой поток.

FAC (Fast Access Channel) - канал быстрого доступа (к файлу) - первый канал мультиплексного потока данных, содержащий информацию, которую необходимо расшифровать (демультиплексировать) в приемнике в первую очередь - насколько это возможно.

SDC (Service Description Channel) - канал описания обслуживания - второй канал мультиплексного потока данных, который несет информацию, позволяющую расшифровать услуги, заключенные в общем потоке данных канала MSC, а также дает возможность найти дополнительные источники тех же самых данных. Он может содержать также элементы одновременной аналоговой и цифровой (simulcast) передачи.

Главный служебный канал содержит данные всех услуг, заключенных в DRM-сигнале. Таких услуг может быть от одной до четырех, причем каждая из них - это или звук или данные. Скорость цифрового группового потока в канале зависит от выбранной полосы и способа передачи.

MSC содержит от одного до четырех цифровых потоков. Каждый поток поделен на логические фреймы (кадры) длительностью по 400 мс каждый.

Канал быстрого доступа обеспечивает начало эффективного декодирования цифрового потока, а также получение информации о параметрах канала (например, ширине занимаемого спектра, глубине перемежения) и об услугах, заключенных в мультиплексном цифровом потоке. Это позволяет декодировать информацию об услугах в первую очередь.

Каждый передаваемый фрейм включает в себя FAC-блок, который содержит параметры, характеризующие канал и описывающие одну услугу и включающие параметры канального кодирования CRC. В частности, код языка потенциальных клиентов состоит из четырех бит (16 вариантов), тип звуковой программы описан пятью битами (32 варианта), и т.д. В случае, если в мультиплексном потоке содержится больше одной услуги, то для их описания требуется большее число FAC-блоков.

Канал описания обслуживания содержит информацию, позволяющую расшифровать услуги, заключенные в общем потоке данных канала MSC, дает возможность найти дополнительные (альтернативные) источники тех же самых данных, а также указывает признаки услуг, заключенных в мультиплексном потоке. Объем данных канала SDC изменяется в соответствии с шириной занимаемого спектра суммарного потока, может быть увеличен при использовании функции перехода на альтернативную частоту AFS (alternative frequency checking and switching). Этот переход может осуществляться без потери обслуживания с сохранением всех данных, которые передаются в канале, если эти данные изменяются квазистатически. Поэтому данные в SDC-фреймах должны тщательно контролироваться. При применении в системе многопозиционной модуляции данные в канале SDC передаются с использованием модуляции 4-КАМ.

В перспективных системах ЦРВ, обеспечивающих прием сигналов на подвижном объекте, применяется уплотнение с ортогональным частотным разделением кодированных сигналов - модем COFDM. Метод COFDM состоит в делении передаваемой информации на большое число потоков данных, имеющих низкую индивидуальную скорость.

Эти данные используются затем либо для дифференциальной модуляции по фазе - ОФМ-4 (в системе T-DAB), либо для квадратурной амплитудной модуляции - КАМ (в системе DRM) ряда несущих, так что длительность передаваемых символов становится большей, чем задержка распространения в канале передачи. Так как в результате частотно-селективных замираний некоторые из несущих сигнала ЦРВ могут быть ослаблены или вообще исчезнуть, часто, кроме временного, применяется и частотное перемежение за счет перераспределения цифровых потоков между несущими. Заметим, что ансамбль ортогональных несущих в модуляторе COFDM формируется с помощью алгоритма быстрого преобразования преобразования Фурье (см. рисунок 1.1).

Переданный сигнал состоит из последовательности OFDM-символов, каждый из которых - это сумма К отрезков синусоидальных колебаний - несущих, равномерно распределенных по частоте. Каждый отрезок синусоидального колебания, называемый "ячейкой", передается с определенной амплитудой и фазой и представляет собой соответствующую несущую.

Технология DRM предполагает очень высокую частотную и энергетическую эффективность радиосистемы передачи звукового вещательного сигнала - необходимая спектральная эффективность сигналов (модуляции) должна составлять не менее 4…5 бит/с/Гц (заметим, что эффективность сигналов ОФМ-4 не превышает 1,5 бит/с/Гц). Это достигается путем использования сигналов типа 16-КАМ и 64-КАМ - для модуляции, согласно методу COFDM, большого числа одновременно излучаемых несущих. Таким образом, сигнал DRM представляет собой сложное колебание с амплитудной, частотной и фазовой модуляцией. Следовательно, к усилительному тракту передатчика предъявляются высокие требования к амплитудным и частотным характеристикам.

Рисунок 1.1 структура сигнала OFDM

В настоящее время простаивает значительное количество оборудования, которое можно было бы использовать по стандарту радиовещания DRM, но выведеное из эксплуатации, в виду отсутствия потребности по назначению. К таким передатчикам и относиться Барк-2, который предназначен для цели радиосвязи, но может быть использован для цифрового радиовещания. При реконструкции такого передатчика , для цели радиовещания,необходимо существенно повысить качество и энергетические показатели передатчика.

Целью настоящей квалификационной работы является модернизация передатчика Барк-2 для радиовещания по стандарту DRM.

2. Разработка структурной схемы модулятора

Передатчик Барк-2 предназначен для усиление сигнала с переменной амплитудой его кпд не превышает 20 %, что недостаточно для радиовещательного передатчика. Для повышения промышленного кпд необходимо перевести передатчик в режим анодно-экранной модуляции.

Для выполнения поставленной задачи необходимо разработать ключевой усилитель, позволяющий увеличить амплитуду широтно-модулированных импульсов до величины анодного напряжения 1500в. Амплитуда широтно-модулированных импульсов поступающих с предварительного тракта, реализованного на микросхемах, как правило не превышает 8-12в.

Структурная схема передатчика с ключевым модулятором представлена на рисунке 2.1. Высокочастотный тракт передатчика остается без изменения (заменяется лишь возбудитель). Предварительный тракт передатчика переводится в режим глубокого ограничения сигнала по амплитуде.

Модуляционный тракт содержит амплитудный детектор (AD), широтно-импульсный модулятор (ШИМ), генератор тактовой частоты (ГТЧ), предварительный усилитель (ПУ), выходной каскад модулятора и фильтр тактовой частоты.

Усиленные импульсы поступают на фильтр нижних частот , с выхода которого огибающая сигнала DRM и постоянное напряжение поступают в анодную цепь лампового генератора. Величина напряжения на выходе фильтра нижних частот изменяется от 50 до 1500в.



Рисунок 2.1- Структурная схема передатчика

Для решения поставленной задачи подходит модулятор класса ‹‹D››(Рисунок 2.2), который выгоден тем, что работает в ключевом режиме и имеетвысокий кпд. Использование его в качестве анодного модулятора не требует умощнения существующего источника питания на типовом передатчике.

Рисунок 2.2- Схема однотактного усилителя класса "D" с заземленной нагрузкой

3. Поверочный расчет выходного каскада передатчика Барк-2 в режиме анодно-экранной модуляции

Расчет в пиковой точке СМХ

Исходные данные к расчету

Pmax=360 Вт

Eamax=1500 В

Ec2max=250 В

Ec0=15в

Параметры лампы выходного каскада

ГУ-74Б:

S=38ма/в Paдоп=0.6 Квт

D=0.002 Pc1доп=0.002квт

Mc2c1=5.2 Pc2доп=0.015квт

1.Критический коэффициент использование анодного напряжения

(3.1)

2. Амплитуда колебательного анодного напряжения определяется по формуле 3.2

(3.2)

3.Амплитуда первой гармоники анодного тока

(3.3)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Выбираем угол отсечки импульса анодного тока в пределах Иmax=70'-80' Иmax=75'

При этом находим коэффициенты разложения для косиносуидального импульса

б0max(Иmax)=0.267 б1max(Иmax)=0.455

4. Максимальное значение импульсного тока

(3.4)

5. Постоянная составляющая анодного тока

(3.5)

6.Мощность подводимая к анодной цепи

(3.6)

7. Мощность рассеивания на аноде

(3.7)

8.КПД генератора по анодной цепи

 (3.8)

9. Эквивалентное сопротивление анодного колебательного контура

(3.9)

10. Амплитуда напряжения возбуждения

(3.10)

11. Напряжения смещения на управляющей сетке

(3.11)

12.Пиковое напряжение на управляющей сетке

(3.12)

Ток первой сетки отсутствует.

13. Остаточное напряжение на аноде

 (3.13)

14. Импульс тока экранирующей сетки ic2max находим по реальным характеристикам

При ec1max=-0.2 В, eamin=250 В, =250 В, ic2max=0.35 А

15. Угол отсечки реального импульса

Ис2max=(0.5--0.7)Иmax

Ис2max=0.6*75?=45? (14)

б1 (Ис2max)=0.311

б0 (Ис2max)=0.165 (15)

16.Постаянная составляющая тока экранной сетки определяется

(3.16)

0.04А

17.Мощность рассеиваемая на экранной сетке

(3.17)

4. Расчет выходного каскада модулятора

Принципиальная схема выходного каскада модулятора представлена на рисунке 6.1. Схема работает таким образом: Импульсный сигнал поступает во вторичной обмотки трансформатора .Резистор R8 служит нагрузкой вторичной обмотки, он устраняет переходные процессы в ней. Сигнал подается на операционный усилитель с малым временем нарастания фронта импульса. Это позволяет восстановить прямоугольный импульс, искаженный во время трансформации.

Далее предусмотрен буферный каскад, состоящий из двух комплементарных транзисторов, включенных по схеме усилителя постоянного тока. Нагрузкой этого каскада является резистор R10 и R8, определяющий ток базы мощного транзистора работающего в режиме электронного ключа.

Питание операционного усилителя и буферного каскада осуществляется от стабилизированного источника питания, операционный усилитель работает в режиме двухстороннего ограничителя. Он обеспечивает восстановление звуковой составляющей в ШИМ.

В качестве мощного ключевого транзистора используем транзистор 2SK2225.Поскольку максимальный ток должен быть равен импульса тока лампы (icmax=iamax=1.3 А) приложение А. В=9

Для обеспечения нагрузки буферного каскад на тактовой частоте Fт=50кГц на комплементарной паре транзисторов КТ814А и КТ815А. Допустимое напряжение коллектор-эмиттер для этих транзисторов составляет 40В.

Коэффициент усиления (В) у обоих транзисторов -40. Максимальный ток коллектора 1.3 А. Нагрузкой буферного каскада является 2SK2225.

Примем R12=100 Ом

Время нарастания фронта операционного усилителя К544УД2А составляет 50в/мкс. Для предотвращения открывания транзистора выходного каскада при отсутствии сигнала на входе операционного усилителя, используем резистор R9 порядка 100КОМ, что бы на выходе операционного усилителя при отсутствии входного сигнала напряжение было равное нулю.

Нагрузку вторичной обмотки трансформатора R8 рассчитаем учитывая коэффициент трансформации (1:2)

Трансформатор понижающий. В трансформаторе мощность первичной обмотки равна мощности вторичной обмотки, то есть U1*l1=U2*l2. Так трансформатор понижающий, коэффициент трансформации (1:2),то U1=2U2, отсюда следует, что l2=2l1.

(4.1)

Где - напряжение во вторичной обмотке

- ток первичной обмотки

Ток через первичную обмотку трансформатора берём равным 25 мА.

(4.2)

Потери мощности на транзисторе мощного каскада опредилим, как сумму потерь мощности за счет остаточного напряжения и коммутативных потерь. Потери мощности за счет остаточного напряжения опредилим по формуле 4.3

(4.3)

Где -максимальный ток нагрузки =laomax=0.3 А

-остаточное напряжение на транзисторе,



Коммутативные потери определим по формуле 4.4

(4.4)

Где U -напряжение на транзисторе

Fт-тактовая частота (50кГц)

Свых-емкость коллекторного перехода 2SK2225, не превышает 125 пФ

Ркп=50*103*18002*125*10-12 *0.5=10.125

Находим суммарную мощность рассеиваемую на транзисторе по формуле 4.5

(4.5)

Р=0.45+10.1= 10.5 Вт

Необходимо учесть что находясь в активном режиме, за счет конечной длительности фронта импульса, реальные потери мощности на транзисторе будут больше чем рассчитанные, поэтому примем ориентировочную величину потерь (Р=1.3*Р расчетное)

По паспорту, мощность рассеиваемая на коллекторе 50 Вт, следовательно транзистор в радиаоторе не нуждается.

5. Расчет фильтра тактовой частоты

Исходными данными для расчета является сопротивление нагрузки(Rн)

Верхняя частота полосы пропускания (Fв)

Частота среза (Fcр)

Сопротивление нагрузки определяем по формуле 5.1

(5.1)

С целью обеспечения равномерной характеристики частоту среза выбирае в корень из двух раз больше верхней частоты диапозона.

(5.2)

Задается требуемое значение затухания в полосе задержания на тактовой частоте 40дб.

Фильтр нижних частот должен обеспечивать пропускание составляющей огибающей сигнала DRM.

Нагрузкой фильтра служит оконечный каскад передатчика «Барк-2». Входное сопротивление каскада 5000 Ом

Так ка сигнал представляет собой импульсную последовательность, то фильтр должен начинаться с индуктивности, работать на емкость нельзя, из-за того что напряжение на емкости не может меняться мгновенно.

Выбираем для нашего устройства фильтр типа «к», то есть такой фильтр у которого последовательные и параллельные плечи являются обратными двухполюсниками.

Исходя из того что фильтр нижних частот должен пропускать токи от 0 до Fср, то в его последовательном плече должен быть включен элемент пропускающий постоянный электрический ток- индуктивность, а в параллельном плече- элемент, противоположный по знаку, то есть конденсатор (рисунок 5.1)

Рассчитаем элементы Г-образного звена по формулам 5.3 и 5.4

(5.3)

(5.4)

Рассчитаем затухание одного Г-образного звена на тактовой частоте по формуле 5.5

(5.5)

Минимальное необходимое тактовое затухание на тактовой частоте 40 дб, что соответствует уменьшению уровня сигнала на тактовой частоте в 100 раз (20lg100=40дб)

Г-образные звенья включены последовательно

Затухание двух звеньев определим по формуле 5.6

А2г=Аг2 (5.6)

Где А2г-затухание двух последовательно включенных звеньев

А2г=6.92=47.6

Следовательно для достижения необходимого затухания нужно добавить ещё одно звено

А3г=6.93=328.5

Найдем затухание в дб: 20Lg328.5=50.3 дб

Схема фильтра приведена на рисунке 5.1

Рисунок 5.1-Двухзвенный Г-образный фильтр

Сопротивление автоматического смещения на экранную сетку предусмотрен резистор R12, которое вычисляется по формуле 5.7

(5.7)

Ом

Мощность рассеивания на R12 рассчитывается по формуле 5.8

(5.8)

6. Расчет предварительного тракта с широтно-импульсной модуляцией

Широтно-импульсная модуляция осуществляется путем сравнения высокочастотных импульсов треугольной (пилообразной) формы с усиливаемым низкочастотным сигналом. В момент когда пилообразное напряжение становится больше сигнала низкой частоты, смещенного, если это необходимо, на постоянное значение, срабатывает пороговое устройство на выходе которого возникает положительный скачек напряжения.

И наоборот, когда пилообразное напряжение становится меньше напряжения низкой частоты, возникает отрицательный скачек.

В целом на выходе порогового устройства возникают импульсы прямоугольной формы, длительность которых определяется разностью моментов, когда пилообразное напряжение и напряжение низкой частоты равны между собой (U=Uнч).

Так как напряжение U имеет треугольную форму. Длительность этих импульсов изменяется пропорционально мгновенному значению усиливаемого напряжение Uнч, как и требуется для усилителей класса D.

Рассмотрим схему устройства для получения широтно- импульсной модуляции. Схема представлена на рисунке 6.1.

Генератор тактовой частоты вырабатывает прямоугольные импульсы, интегратор преобразует их в импульсы треугольной формы.

Они поступают на первый вход схемы сравнения, на второй вход подается усиливаемое напряжение низкой частоты, которое определяет порог срабатывания. Полученные на выходе порогового устройства импульсы поступают на вход усилителя, с выхода которого снимается напряжение.

В разрабатываемом модуляторе прямоугольные импульсы вырабатываются и интегрируются с помощью двух операционных усилителей DA1 и DA2.Частота этих импульсов определяется резистором R3 и конденсатором С1. Амплитуда пилообразных импульсов определяется резисторами обратной связи R2 и R5. Резисторы R1 и R4 служат для подавления шумов на неинвертирующих входах операционных усилителях. Пилообразное напряжение поступает на инвертирующий диод операционного усилителя DA3. В усилителе отсутствует обратная связь, он включен по схеме сравнения двух напряжений или как компаратор.

На неинвертирующий вход DA3 задаем напряжение с переменного усилителя R8, либо напряжение звуковой частоты.

Стабилитрон VD1-2 задает постоянный порог ограничения. Сопротивление постоянной нагрузки микросхемы К544УД2А равное 2 кОм. Напряжение на выходе операционного усилителя равно 8 В. Следовательно ток на выходе микросхемы Iвых=4 мА. Для его усиления ставим буферный усилитель, выполненный на комплементарных транзисторах, включенных по схеме усиления постоянного тока.

Через разделительный конденсатор С2сигнал поступает на первичную обмотку трансформатора.

Разделительную емкость рассчитываем из условия, что R5>>XC2

(6.1)

Буферный каскад собран на транзисторах КТ315Д и КТ361г из условия необходимости применения единого источника питания для операционного усилителя и транзисторов буферного каскада резистор R10 рассчитаем по формуле 6.2 .

(6.2)

Где -напряжение которое стабилизирует стабилитрон серии КС168, Uст=6.8 В, - ток стабилизации



Для главного регулирования порога ограничения предусмотрим резистор R8, подключенный по схеме потенциометра. Его номинал выбираем 10 кОм.

Амплитуда напряжения на выходе интегратора определим по формуле 6.3

(6.3)

Где -напряжение на выходне микросхемы.

- напряжение пилы, от верхнего пика до нижнего

Коэффициент определим по формуле 6.4

(6.4)

Выбираем R5=10 кОм, R2=5.6 кОм

Частота пилообразного напряжения Fт=50 кГц. Сопротивление R3 и емкость С1 определяющие тактовую частоту, найдем по формуле 6.5

(6.5)

Где =8 В

=8.9 В

Выбираем С1=10нФ следовательно R3=0.9 кОм

R3 предусматриваем подстрочный для плавной частоты

7. Расчет надежности модуляционного устройства

Важным эксплуатационным показателем работы любой аппаратуры является наработка на отказ-надежность данного устройства

Время наработки на отказ определим по формуле 7.1

(7.1)

Где л- интенсивность отказов.

Значения средней интенсивности отказов приведены в таблице 7.1

Наименование элементов	Интенсивность отказов 10-5	Количество шт	Суммарная интенсивность
Диоды	0.2	19	3.8
Транзисторы	0.5	5	2.5
Микросхемы	0.4	4	1.6
Резисторы	0.03	13	0.39
Конденсаторы
Слюдянные	0.075	3	0.225
Керамические	0.062	2	0.124
электролитические	0.035	4	0.14
Фольговые	0.054	1	0.054
Трансформаторы
Силовые	0.5	1	0.5
Импульсные	0.17	1	0.17
Всего			9.303

График безотказной работы в зависимости от времени работы приведен на графике 7.1



8. Безопасность жизнедеятельности

Большая часть дипломной работы выполняется на компьютере. Поэтому в данном разделе мы рассмотрим некоторые вопросы охраны труда при работе с ЭВМ.

8.1 Общий обзор вредных факторов

Операторы электронных вычислительных машин (ЭВМ) сталкиваются с воздействием физических и психологических опасных факторов как повышенная температура внешней среды, отсутствие или недостаток естественного света недостаточная освещенность рабочей зоны электрический ток, статическое электричество умственное перенапряжение, перенапряжение зрительных анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки.

Основным источником проблем, связанных с охраной здоровья людей, использующих в своей работе персональные компьютеры, являются дисплеи с электронно-лучевыми трубками (ЭЛТ). Они представляют собой источники наиболее вредных излучений неблагоприятно влияющих на здоровье операторов. Существует два типа излучений, возникающих при работе монитора электростатическое и электромагнитное.

Электростатическое возникает в результате облучения потоком заряженных частиц. Неприятности вызванные им связанные с пылью накапливающейся на электростатически заряженных экранах, которая летит на пользователя во время его работы за дисплеем Электромагнитное излучение создается магнитными катушками отклоняющей системы находящимися около цокольной части ЭЛТ. Специальные измерения показали, что невидимые силовые поля появляются даже вокруг головы оператора во время его работы за дисплеем. Допустимые нормы для этих параметров представлены ниже.

Мощность экспозиционной дозы рентгеновского излучения на расстоянии 0.05 м вокруг видеомонитора - 100 мкР/час.

Электромагнитное излучение на расстоянии 0.5м вокруг видеомонитора по электрической составляющей:

в диапазоне 5Гц-2 кГц - 25 В/м.

в диапазоне 2-400 кГц - 2.5 В/м.

по магнитной составляющей:

в диапазоне 5 Гц-2 кГц - 250 нТл;

в диапазоне 2-400 кГц - 25 нТл

Поверхностный электростатический потенциал - не более 500 В.

Благодаря существующим достаточно строгим стандартам дозы рентгеновского излучения от современных видеомониторов не опасны для большинства пользователей Исключение составляют люди с повышенной чувствительностью к нему. Также считается, что интенсивность электромагнитного излучения не представляет опасности для здоровья человека. Но до тех пор, пока не будут проведены тщательные исследования по комплексному изучению воздействия излучений на организм человека, рекомендуется принимать следующие меры предосторожности: ограничить дневную продолжительность рабочей деятельности перед монитором, использовать отражающие и поглощающие экраны, не размещать мониторы концентрированно в рабочей зоне, выключать монитор, если на нем не работают

Человеку, вероятно, уже никогда не удастся полностью избежать пагубного влияния передовых технологий, но можно свести его к минимуму Большинство проблем решается при правильной организации рабочего места, соблюдении правил техники безопасности и разумном распределении рабочего времени.

8.2 Требования к монитору

В компьютере существует очень важная часть, на которую очень редко обращают внимание программисты, но именно она больше всего влияет на здоровье - это монитор. Основными параметрами изображения на экране монитора являются яркость, контраст, размеры и форма знаков отражательная способность экрана, наличие или отсутствие мерцаний. Кроме того, в СанПиН включены нормативы еще для нескольких параметров, характеризующий форму и размеры рабочего поля экрана, геометрические свойства знаков и другие.

Яркость изображения (имеется в виду яркость светлых элементов т е знака для негативного изображения и фона для позитивного) нормируется для того чтобы облегчить приспособление глаз к самосветящимся объектам Ограничены также в пределах (25%) и колебания яркости Нормируется внешняя освещенность экрана (100 - 250 лк). Исследования показали, что при более высоких уровнях освещенности экрана зрительная система утомляется быстрее и в большей степени.

Часто фактором способствующим быстрому утомлению глаз, становится и контраст между фоном и символами на экране. Малая контрастность затрудняет различение символов однако, и слишком большая тоже вредит. Поэтому контраст должен находиться в пределах от 3:1 до 1.5:1. При более низких уровнях контрастности у работающих быстрее наступали неблагоприятные изменения способности фокусировать изображение и критической частоты слияния световых мельканий, регистрировалось больше жалоб на усталость глаз и общую усталость.

Человеческий глаз не может долго работать с мелкими объектами. Вот почему нормируются размеры знаков на экране. Например, угловой размер знака должен быть в пределах от 16 до 60 угловых минут, что составляет от 0,46 до 1,75 см. если пользователь смотрит на экран с расстояния 50 см (минимальное расстояние).

Отражательная способность экрана не должна превышать 1%. Для снижения количества бликов и облегчения концентрации внимания корпус монитора должен иметь матовую одноцветную поверхность (светло-серый, светло-бежевый тона) с коэффициентом отражения 0.4-0.6, без блестящих деталей и с минимальным числом органов управления и надписей на лицевой стороне.

Основные нормируемые визуальные характеристики мониторов и соответствующие допустимые значения этих характеристик представлены ниже.

Яркость знака или фона (измеряется в темноте): 35-120 кд/м2

Контраст: от 3:1 до 1,5:1.

Угловой размер знака: 16 - 60:

Отношение ширины знака к высоте: 0,5- 1.0,

Отражательная способность экрана (блики) не более 1%.

8.3 Правильная организация рабочего места

Рабочее место - это оснащенное техническими средствами

пространство где осуществляется деятельность исполнителя. Организацией рабочего места называется, система мероприятий по оснащению рабочего места средствами и предметами труда и размещение их в определенном порядке. Совершенствование организации рабочего места является одним из условий, способствующие повышению производительности труда.

Для обеспечения нормальных условий труда санитарные нормы устанавливают для взрослых пользователей на одно рабочее место с компьютером площадь производственного помещения не менее 6.0 м2, а объем-не менее 20м2.Организация рабочего места включает антропометрические и биологические характеристики человека, выбор физиологически правильного рабочего положения и рабочих зон, рациональную компоновку рабочего места, учет факторов внешней среды.

Антропометрические характеристики человека определяют габаритные и компоновочные параметры рабочего места и свободные параметры отдельных его элементов.

Положение тела и наиболее частые позы, которые принимает или вынужден принимать человек при выполнении работы, являются одним из основных факторов определяющих производительность труда . Работу оператора организуют в положении сидя. При этом основная нагрузка падает на мышцы, поддерживающие позвоночный столб и голову а подавляющая часть массы тела передается на бедра, препятствуя проникновению крови в нижнюю часть тела. Поэтому при длительном сидении время от времени необходимо смещать массу тела и сменять фиксированные рабочие позы.

К тому же при работе сидя обычно естественный спинно-поясничиый прогиб вперед изменяется на изгиб назад что зачастую является причиной болей в пояснице. Для физиологически правильно обоснованного рабочего положения сидя рекомендуется обеспечить следующие оптимальные положения частей тела корпус выпрямлен сохранены естественные изгибы позвоночного столба нет необходимости в сильных наклонах туловища поворотах головы и крайних положениях суставов конечностей.

Основными элементами рабочего места являются рабочее кресло рабочая поверхность экран монитора и клавиатура. Рабочее кресло обеспечивает поддержание рабочей позы в положении сидя, и чем дольше это положение в течении рабочего дня, тем настоятельнее требования к созданию удобных и правильных рабочих сидении. Можно дать следующие рекомендации по конструированию рабочего кресла: необходимость регулировки наиболее важных его элементов - высоты сиденья, высоты слинки сиденья и утла наклона спинки, причем процесс регулировки не должен быть сложным. Установка правильной высоты сиденья является первоочередной задачей при организации рабочего места, так как этот параметр определяет прочие пространственные параметры - высоту положения экрана клавиатуры, поверхности для записей и других.

Диапазон регулировки высоты сиденья находится в пределах 380-500 мм.

Регулируемая высота рабочей поверхности оптимальна в пределах 670-800мм. Высота нижнего ряда клавиатуры от плоскости пола может быть в пределах 620-700 мм. Передний ряд клавиш располагают таким образом, чтобы клавиатуру можно было без труда обслуживать слегка согнутыми пальцами при свободно опушенных плечах и горизонтальном положении рук, плечо и предплечье образуют при этом угол в 90 градусов. Высота экрана определяется высотой уровня глаз наблюдателя и требованием перпендикулярности плоскости экрана к нормальной линии взора.

Оператору ЭВМ необходима большая поверхность стола (рекомендовано площадь стола 2кв.м), потому что необходима работа с литературой, работа на ЭВМ и тому подобное ЭВМ и все к ней прилагающееся необходимо разместить с левой или правой стороны стола. Если окно с правой (левой) стороны, то ЭВМ необходимо разместить слева (справа), при этом ЭВМ не будет затенять стол, и на экране не будет световых бликов.

При компоновке рабочего места оборудованного компьютером, в первую очередь исходят из типа выполняемых задач и длительности работы. Нельзя создать фиксированную и при этом оптимальную компоновку которая была бы удобной для всех пользователей. Если производится работа только по вводу данных, то экран и клавиатуру удобно располагать на одной линии, а документ - слева от клавиатуры. Для задач, требующих длительных записей, внесения поправок в документ, документ и экран могут размещаться на одной линии, а клавиатура смещается вправо или экран и клавиатура остаются на одной линии а документ переносится вправо от клавиатуры. Следовательно, наиболее правильный путь - это компоновка основных элементов рабочего места по желанию пользователя.

8.4 Освещение рабочего места

В наибольшей степени отрицательное физиологическое воздействие на операторов ЭВМ связано с зрительными условиями из-за неправильно спроецированного освещения прямые и отраженные от экрана блики, вуалирующие отражения неблагоприятное распределение яркости в поле зрения, неверная ориентация рабочего места относительно светопроемов.

К системам освещения предъявляют следующие требования соответствие уровня освещенности рабочих мест характеру выполняемой зрительной работы; достаточно равномерное распределение яркости на рабочих поверхностях и в окружающем пространстве; отсутствие резких теней, прямой и отраженной блесткости (повышенной яркости светящихся поверхностей вызывающей ослепленность); постоянство освещенности во времени; оптимальная направленность излучаемого осветительными приборами светового потока; долговечность, экономичность, злектро и пожаробезоласность эстетичность, удобство и простота эксплуатации.

Рекомендуемая освещенность для работы с экраном дисплея составляет 300 лк, а при работе с экраном в сочетании с работой над документами - 500 лк. Рекомендуемые соотношения яркости между рабочими поверхностями не должно превышать 3:1-5:1.

В дисплейных залах, обычно, применяют одностороннее естественное боковое освещение. Мониторы располагают подальше от окон и таким образом, чтобы окна находились сбоку.

Если экран дисплея расположен к окну, необходимы специальные экранирующие устройства (светорассеивающие шторы, регулируемые жалюзи, солнцезащитная пленка с металлизированным покрытием). Для искусственного освещения дисплейных помещений лучше использовать люминесцентные лампы, так как у них высокая световая отдача (до 75 лм/Вт и более), продолжительный срок службы (до 10000 часов), малая яркость светящейся поверхности, близкий к естественному спектральный состав излучаемого света, что обеспечивает хорошую цветопередачу.

Для исключения засветки экранов дисплеев прямыми световыми потоками светильники общего освещения располагают сбоку от рабочего места, параллельно линии зрения оператора и стене с окнами. Такое размещение светильников позволяет производить их последовательное включение в зависимости от величины естественной освещенности и исключает раздражение глаз чередующимися полосами света и тени, возникающее при поперечном расположении светильников.

8.5 Требования к микроклимату

Микроклиматические параметры влияют на функциональную деятельность человека, его самочувствие и здоровье и на надежность работы средств вычислительной техники Особенно большое влияние на микроклимат оказывают источники теплоты находящиеся в помещении. Основными источниками теплоты в дисплейных залах являются ЭВМ. приборы освещения обслуживающий персонал, а также солнечная радиация. Основным тепловыделяющим оборудованием в дисплейном зале является ЭВМ - в среднем до 80% суммарных выделений. Тепловыделения от приборов освещения составляют в среднем 12%. Поступление теплоты от обслуживающего персонала -1%, от солнечной радиации - 6%. приток теплоты через непрозрачные ограждающие конструкции - 1%. Эти источники теплоты являются постоянными.

На организм человека и работу компьютеров оказывает влияние относительная влажность воздуха. При относительной влажности воздуха более 75-80% снижается сопротивление изоляции, изменяются рабочие характеристики элементов ЭВМ, возрастает интенсивность отказов элементов ЭВМ. Скорость движения воздуха также оказывает влияние на функциональную деятельность человека и работу высокоскоростных устройств печати. Большое влиянием на самочувствие и здоровье операторов ЭВМ, а также на работу устройств ЭВМ (магнитные ленты, магнитные диски, печатающие устройства) оказывает запыленность воздушной среды.

С целью создания нормальных условий для операторов ЭВМ установлены нормы микроклимата (ГОСТ). Эти нормы устанавливают оптимальные и допустимые значения температуры относительной влажности и скорости движения воздуха в дисплейных помещениях с учетом избытков явной теплоты, тяжести выполняемой работы и сезонов года.

Под оптимальными микроклиматическими параметрами принято понимать такие, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения реакции терморегуляции, создают ощущение теплового комфорта и являются предпосылкой высокого уровня работоспособности.

Допустимые микроклиматические параметры могут вызвать преходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма и напряжения реакций терморегуляции не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей, не создающие нарушений состояния здоровья, но вызывающие дискомфортные тепло ощущения, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности. Нормальные условия микроклимата обеспечиваются системами водяного отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Нормы микроклимата:

- относительная влажность 40-60%

-температура 19-21 градус

- скорость движения ветра в дисплейных помещениях: 0.1 м/с.

8.6 Электробезопасность

Электроустановки к которым относится практически всё оборудование ЭВМ, представляют для человека большую потенциальную опасность, так как в процессе эксплуатации или проведения профилактических работ человек может коснуться частей, находящихся под напряжением. Специфическая опасность

электроустановок токоведущие проводники, корпуса стоек ЭВМ и прочего оборудования, оказавшегося под напряжением в результате повреждения (пробоя) изоляции не подают каких-либо сигналов, которые предупреждали бы человека об опасности. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при протекании последнего через тело человека.

Таким образом помещение оборудованное ЭВМ является местом с повышенной опасностью поражения людей электрическим током. В связи с этим применяются следующие меры защиты от поражения электрическим током:все токоведущие детали изолированы диэлектриком и к ним нет прямого доступа; защитное зануление;использование общего выключателя, при помощи которого в нужный момент можно прекратить подачу напряжения на все установки.

При прикосновении к любому из элементов ЭВМ могут возникнуть разрядные токи статического электричества. Такие разряды не представляют опасности для человека, однако могут привести к выходу из строя ЭВМ. Для снижения величин возникающих зарядов в дисплейных залах применяют покрытие технологических полов из однослойного поливинилхлоридного антистатического линолеума марки АСК.

Еще одним методом защиты является нейтрализация статического электричества ионизированным газом. Можно также применить общее и местное увлажнение воздуха.

8.7 Требования к шуму

При организации рабочего место необходимо учитывать, что шумящее оборудование (печатающие устройства, серверы и т.п.), уровни шума которого превышают нормативные, должно размещаться вне помещений с ЭВМ.

Длительное действие шума высокой интенсивности приводит к патологиям слухового органа и негативно влияет на нервную систему. Шум приводит к быстрой утомляемости человека, что в свою очередь ведет к производственным ошибкам.

Средства и методы защиты от шума делятся на коллективные и индивидуальные. К коллективным относятся:

- средства звукоизоляции (средства звукопоглощения);

- средства звукопоглощения (облицовки, объемные поглотители звука);

- средства виброизоляции (вибрирующие опоры, упругие прокладки);

Предельно допустимые уровни шума на рабочем месте 50 дБА.

8.8 Пожарная безопасность

Одна из возможных чрезвычайных ситуаций, которая может возникнуть при работе с компьютером - это пожар. Пожар - это неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб и создающее угрозу жизни и здоровью людей. Опасными факторами пожара являются: открытый огонь и искры повышенная температура воздуха и окружающих предметов токсичные продукты горения, пониженная концентрация кислорода в воздухе, а также обрушение и повреждение зданий, сооружений, установок. Горение представляет собой сложное, быстропротекающее химическое превращение, сопровождающиеся выделением большого количества теплоты. Для возгорания необходимы наличие горючего воздуха (окислителя, чаще всего кислорода) и источника воспламенения.

В современных ЭВМ очень высока плотность размещения элементов электронных схем. В непосредственной близости друг от друга располагаются соединительные провода, коммуникационные кабели. При протекании по ним электрического тока выделяется значительное количество теплоты, что может привести к повышению температуры отдельных узлов до 80 - 100°С. При этом возможно оплавление изоляции соединительных проводов, их оголение и, как следствие, короткое замыкание, сопровождаемое искрением, которое ведет к недопустимым перегрузкам элементов электронных схем. Они, перегреваясь, сгорают, разбрызгивая искры. Как известно, для отвода избыточной теплоты от ЭВМ служат системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Однако, мощные, разветвленные, постоянно действующие системы вентиляции и кондиционирования -дополнительная пожарная опасность, так как. с одной стороны, воздуховоды обеспечивают подачу кислорода-окислителя во все помещения а с другой - при возникновении пожара быстро распространяют огонь и продукты горения ко всем помещениям и устройствам, с которыми они связаны.

Напряжение к ЭВМ подается по кабельным линиям, которые представляют особую пожарную опасность. Наличие горючего изоляционного материала, вероятных источников зажигания в виде электрических искр и дуг разветвленность и труднодоступность делают кабельные линии местом наиболее вероятного возникновения и развития пожара.

Следовательно при эксплуатации ЭВМ необходимо принимать меры пожарной профилактики. Пожарная профилактика - это комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение безопасности людей, на предотвращение пожара, а также на создание условий для успешного тушения пожара. К мерам борьбы с пожарами относятся своевременные профилактические осмотры и ремонт оборудования, правильное размещение оборудования, противопожарный инструктаж работников, соблюдение противопожарных норм и правил при проектировании, устройстве электропроводов и оборудования, отопления, вентиляции, освещения. Для снижения ущерба от пожара и сведения его к минимуму необходимо знать правила тушения пожара и средства тушения. Рабочее помещение должно быть оснащено огнетушителями, противопожарным инвентарем, пожарной сигнализацией.

Система внутреннего тушения пожара направлена на прекращение горения пламени, уменьшение температуры нагревания материалов. В зависимости от основного предназначения и типа используемых составов, все устройства пожаротушения принято разделять на следующие категории:

a. Порошковое пожаротушение - обеспечение пожаробезопасности в офисных и административных зданиях с угрозой загорания нефтепродуктов, щелочных материалов и спиртов.

b. Пенное пожаротушение - для офисно-административных зданий являющихся частью нефтехимических производств, торговых баз и складов. Используется в помещениях с большим количеством легковоспламеняющихся материалов.

c. Газовые системы - удовлетворяют требованиям мер по пожаробезопасности помещений, в которых хранится большое количество документов. Вместо воды и пены распыляется газовая смесь, которая не приносит вреда технике, бумагам.

d. Водяные системы - установки пожаротушения водяного типа применяются в общих помещениях, для защиты технологического оборудования, сооружений, подвальных помещений и т.д.

e. Комбинированное пожаротушение. Выбор систем пожаротушения может оказаться достаточно сложным. Вместо того чтобы остановить только на одном виде пожаротушения, можно подобрать комбинированный вариант.

При обнаружении пожара необходимо известить по телефону «01» пожарную охрану.

При быстром распространении огня необходимо эвакуировать персонал согласно плану эвакуации.

Необходимо проведение мероприятий по предотвращению возникновения возгорания (например из-за большого объема бумаги на рабочем месте оператора ЭВМ - запретить курить в рабочем помещении, а разрешить курить только в строго отведенных для этого местах).

Таким образом, в данном разделе мы рассмотрели правила охраны труда при работе с компьютером: изучили опасные и вредные факторы и степень их воздействия на оператора, проанализировали принципы организации рабочего места оператора, уделили особое внимание рассмотрению рабочей среды. Дипломная работа выполнялась в помещение, соответствующем современным требованиям обеспечения безопасности жизнедеятельности человека при работе с компьютером.

Заключение

Анализ результатов выпускной квалификационной работы проектирования.

В результате выпускной квалификационной работы выполнен проект ключевого модуляционного устройства для передатчика Барк-2 в режиме цифрового радиовещания.

По известным методикам рассчитан широтно-импульсный модулятор, мощная часть на полевом транзисторе.

Выходной фильтр по характеристическим параметрам.

В разделе безопасности жизнедеятельности описаны меры безопасности при организации рабочего места при проектировании и меры пожарной безопасности.

цифровой радиовещание модулятор

Список используемой литературы

1. Михеенко А.М. Однотактные модуляторы класса «д»- Новосибирск: НЭИС,1976-51с

2. Артым А.Д. Усилители класса «Д» и ключевые генераторы в радиосвязи и радиовещании.

3. Михеенко А.М.Методические указания по курсовому и дипломному проектированию радиопередающих устройств диапазона нч,сч и вч - Новосибирск: НЭИС,1992-94с.

4. Кривогузов А.С. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию радиопередающих устройств. Разработка и составление структурных схем передатчиков. Расчет режимов каскада-Новосибирск: : НЭИС,1978-140с.

5. Транзисторы средней и большой мощности. Справочник под ред Н.Н. Грюнова.-н.:энергоатомиздат, 1985-904с

Приложение А



Размещено на Allbest.ru

...