WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Кафедра электроники

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

НАУЧНО – ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ

СТУДЕНТАМИ КАФЕДРЫ

ЭЛЕКТРОНИКИ

Утверждено редсоветом факультета «А»

Москва 2011 УДК 621.374.3.001 Методические указания по выполнению научно – исследовательской работы студентами кафедры электроники. – М.: МИФИ, 2011, 36с.

Методические указания по выполнению научноисследовательской работы студентами кафедры электроники затрагивают основные этапы исследовательской работы: обзор литературы, выбор методики исследования, постановка эксперимента, анализ полученных результатов. Даны рекомендации по использованию компьютера и сформулированы требования к оформлению отчета.

Составитель: Бодряшова О.Н.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………..………..….. 1 Методика выполнения научно-исследовательской работы.. 1.1 Обзор литературы…………………………………..…….. 1.2 Выбор методики исследования……………….…………. 1.3 Проведение эксперимента…………………….…………. 1.4 Обработка результатов эксперимента……….………….. 2 Отчет о научно-исследовательской работе………...……….. 1.1 Содержание отчета…………………………..………….. 1.2 Оформление отчета……………………..………………. Приложение………………..……………………………………..

ВВЕДЕНИЕ

Цель научно-исследовательской работы – развитие у студентов навыков инженера – исследователя, освоение студентами всех этапов научно – исследовательской работы.

Основная задача научно – исследовательской работы студентов (НИРС) состоит в том, чтобы научить студентов самостоятельно и творчески выполнять теоретические и экспериментальные работы, ознакомить их с современными методиками научных исследований, использованием компьютера, техникой эксперимента, реальными условиями работы в научном коллективе.

В процессе выполнения НИР студенты должны научиться применять теоретические знания на практике, работать с научной литературой, составлять рефераты и обзоры, решать теоретические задачи, проводить эксперименты, докладывать результаты своей работы в коллективе и на научных конференциях.





Требования к оформлению отчета о НИР вырабатывают умение критически обобщать информацию, имеющуюся в литературе, лаконично и обоснованно описывать технические решения, грамотно и в соответствии с ГОСТами оформлять расчетные и графические материалы.

1 МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ

Общие требования к организации НИР, этапы выполнения НИР, порядок разработки, согласования и утверждения документов о НИР устанавливаются стандартом ГОСТ 15.101-98.

Основанием для выполнения НИР служит техническое задание, а также исследование технического уровня и тенденций развития, патентной чистоты и конкурентоспособности. Кроме того, при выполнении НИР должны быть реализованы требования по совместимости и взаимозаменяемости, по ограничению номенклатуры применяемых изделий, по экономическому и рациональному использованию материальных ресурсов.

Процесс выполнения НИР в общем случае состоит из следующих этапов:

- выбор направления исследований; проводят с целью определения оптимального варианта направления исследований на основе анализа состояния исследуемой проблемы, в том числе результатов патентных исследований, и сравнительной оценки вариантов возможных решений с учетом результатов исследований, проводившихся по аналогичным проблемам;

- теоретические и экспериментальные исследования; проводят с целью получения достаточных теоретических и достоверных экспериментальных результатов исследований для решения поставленных перед НИР задач;

- обобщение и оценка результатов исследований, выпуск отчетной научно-технической документации; проводят с целью оценки эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем.

Для экспериментальной проверки возможности создания образца изделия и определения его технических характеристик, проверки правильности результатов теоретических исследований и выбора оптимального технического и конструкторского решения и в процессе выполнения НИР при необходимости создают макеты.

В научно-исследовательской работе студента можно выделить следующие этапы: анализ поставленной задачи, изучение литературы, выбор методики исследования, теоретическое решение поставленной задачи, экспериментальная проверка, анализ полученных результатов, оформление отчета о НИР.

Любое исследование, любая новая разработка начинаются со сбора первичного материала, его изучения. Изучив имеющийся литературный материал в монографиях, журналах, трудах конференций и патентах, нужно его критически осмыслить и после этого еще раз продумать цели и задачи работы, внеся соответствующие изменения и дополнения.

Каждая работа должна иметь теоретическое и практическое значение в решении тех или иных вопросов, проблем или внедрении новых идей.

Для специалистов по электронике, стремительно развивающейся отрасли знаний, очень важно выработать в себе привычку систематически следить за новыми работами, публикуемыми по изучаемому вопросу.





Учитывая значительный объем информации, имеющийся в иностранных монографиях и периодических изданиях, знание иностранного языка, умение бегло читать иностранный текст приобретают особенно большое значение. Не менее важно прекрасное знание математики, т.е. умение пользоваться ею для формулировки и решения конкретных задач. Л.Д.Ландау советовал: «Читая книги, статьи необходимо самому производить все вычисления, а не предоставлять их авторам читаемых вами книг». Это – путь к самостоятельному овладению проблемой.

Самое главное в процессе изучения литературного материала это не только его познание, глубокий анализ, но и стимуляция мыслей, идей, замыслов.

Недостаточно просто прочитать книгу или статью, необходимо интересную и важную работу аннотировать. Аннотация - краткое изложение содержания статьи или книги, иногда с критической оценкой. Аннотация позволяет в любое время восстановить в памяти основные вопросы, рассматриваемые в работе, а также все нужные детали. Аннотировать нужно не только работы, непосредственно касающиеся данного узкого вопроса, но и косвенно касающиеся его.

В аннотацию следует записывать фамилию и инициалы автора, название книги или журнала, название статьи, год издания, номер, месяц, страницы.

В результате детального изучения научной проблемы или вопроса по литературным источникам составляется реферат.

Иногда ограничиваются обзором литературы. Реферат - это обобщение и систематизация литературного материала по данному вопросу. В реферате приводятся данные из различных работ, проводится глубокий и всесторонний анализ материала, сравниваются применяемые методы исследования, и полученные результаты, высказываются критические замечания и выводы о направлении исследования. Критика – движущая сила наук

и, а НИР – школа научной критики. Глубокий и всесторонний анализ материала позволяет исключить из рассмотрения тупиковые направления, миновать многие весьма трудоемкие этапы разработки проблемы и узнать о новых научных и технических путях ее решения.

экспериментальных исследований определяет успех НИР.

Предварительную информацию о используемых методах исследования решаемой научно – технической проблемы получают из книг, статей, отчетов о НИР и докладов на конференциях. При этом следует избегать простого копирования известных методик.

Опыт предыдущих исследований необходимо учитывать, но методику нужно каждый раз совершенствовать, вносить что–то свое новое.

На первом этапе приходится руководствоваться интуицией, умением охватывать самые существенные факторы и создавать качественную картину изучаемого явления, базируясь на определенных гипотезах и моделях. В начале работы иногда полезно провести исследование менее точными приближенными методами, чтобы получить общее представление об изучаемом явлении. После этого, когда общая закономерность выявлена, можно перейти к более детальному исследованию более точными методами. Никогда не следует забывать о всех факторах, обусловливающих то или иное развитие явления.

При выполнении НИР, следуя научной логике, необходимо проникнуться высокой поэзией и красотой научного исследования, ощутить гармонию и стройность решения поставленной задачи.

Объективными оценками выбранной методики являются аргументированная обоснованность модели, погрешность математического описания явления и область применения полученных результатов.

Либо в поиске идеи, либо в осуществлении уже найденной идеи исследователь обращается к эксперименту. В ожидании ответа на поставленные вопросы перебираются тысячи возможных вариантов и возражений, выдвигаются и отвергаются гипотезы.

Проведение эксперимента требует большого внимания и тщательности. Прежде чем приступать к выполнению основной части работы, следует провести пробные опыты, приближенное моделирование для проверки методики и схемы эксперимента. В экспериментальной части научных исследований почти всегда встречаются факторы, которые не были учтены в начале работы и которые могут осложнить работу в процессе ее выполнения.

Мелочей в научных исследованиях не бывает, малейшая неясность, недосмотр могут стать причиной дальнейших больших просчетов и неудач.

При проведении предварительных опытов окончательно отрабатывается методика эксперимента, вносятся изменения в теоретические расчеты. В то же время планируется порядок проведения всей работы. Последовательность операций, способы обработки результатов.

Нужно очень серьезно и критически относиться к полученным результатам. Иногда после одного опыта получаются хорошие данные. Однако необходимо повторить в подобных условиях опыт и только после этого делать выводы.

На всех этапах НИР предполагается использование компьютера: обзор литературы с привлечением Internet, обработка теоретических и экспериментальных результатов, а также оформление графиков и теоретических временных диаграмм по формулам в среде MathCad, оформление таблиц с помощью Excel и особенно для всестороннего схемотехнического моделирования, как предварительного, так и окончательного, программ MicroCap или MultiSim и более профессиональной OrCAD. Применение программ схемотехнического моделирования позволяет в достаточной степени виртуализировать экспериментальные исследования. Многовариантный анализ внутри трех основных режимов моделирования (анализ передаточных характеристик по постоянному току, анализ частотных характеристик и анализ переходных процессов) при изменении номиналов компонентов, параметров моделей компонентов дает возможность не только изучать работу схем, но и приобретать навыки наладки электронных устройств. В сети Internet можно найти большие библиотеки отечественных и зарубежных электронных компонентов.

Однако, полностью исключить реальное макетирование не всегда удается. После выбора схемы опыта необходимо тщательно изучить приборы, входящие в схему, обратив серьезное внимание на возможные источники погрешностей, обусловленные техническими характеристиками (приборы должны быть прокалиброваны). Кроме этого необходимо проверить качество всех контактов, соединительных проводов и радиодеталей, обратив внимание на их номинал и класс точности. При изучении работы приборов могут быть внесены усовершенствования, повышающие качество их работы, точность и чувствительность. Студент должен творчески подходить к этому вопросу, как и при проведении всей работы.

Экспериментатор должен быть готов и к разочарованиям, и к неудачам. Ни один поиск истины, ни одно постижение нового не проходят гладко. В преодолении трудностей закаляется характер и приобретается опыт ученого-исследователя.

Обработка результатов эксперимента Все записи, включая и черновые, при выполнении НИР рекомендуется делать в журнале большого формата 203х288 мм.

Экспериментальные результаты записываются в развернутые таблицы, информационная полнота которых заранее продумывается. В таблицу вносятся все опытные данные и все результаты промежуточных и окончательных расчетов с указанием условий, даты и времени проведения работы.

Такая подробная таблица необходима для полного представления об условиях опыта, так как конечная расчетная величина не дает этого представления. Последовательность в занесении показаний приборов очень важна в случае обработки опытных данных через какой–то промежуток времени.

После эксперимента необходимо проанализировать полученные результаты и сделать соответствующие выводы из работы. Для удобства анализа таблицу экспериментальных результатов необходимо обработать и составить таблицу изучаемой зависимости, в которой число значащих цифр должно соответствовать точности опыта.

Для большей наглядности на основании табличных данных строят график. При построении очень важно выбрать правильное соотношение масштабов по осям Х и Y, так как это облегчит вывод закономерности. Если одна из переменных изменяется в исследуемом интервале на несколько порядков, то рекомендуется использовать полулогарифмический масштаб. На график наносятся точки с их областями ошибок и через области ошибок проводится плавная кривая. Если интервал между точками велик, то можно использовать методы интерполяции. Для количественной оценки правильности проведения кривой и выбора из нескольких вариантов лучшего можно применить метод наименьших квадратов.

Исследуемая кривая анализируется, выявляется исследуемая закономерность и вскрываются причины зависимости. Результаты эксперимента, проиллюстрированные графически, следует представить в аналитической форме. Связь между исследованными величинами можно выразить полуэмпирической, эмпирической или теоретической формулой.

2 ОТЧЕТ О НАУЧНО- ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ

Общие требования к структуре и правилам оформления научно- технических отчетов по всем областям науки и техники, выполняемых научно – исследовательскими, проектными, конструкторскими организациями, высшими учебными заведениями и другими организациями устанавливает ГОСТ 7.32Отчет о НИР – научно – технический документ, который содержит систематизированные данные о научно – исследовательской работе, описывает состояние научно – технической проблемы, процесс и результаты научного исследования. Ответственность за достоверность данных, содержащихся в отчете, несет исполнитель.

Структурными элементами отчета являются титульный лист, реферат, содержание, введение, основная часть, заключение и список использованных источников. Титульный лист является источником информации, необходимой для обработки и поиска документа.

Реферат в должен содержать сведения об объеме отчета, количестве иллюстраций, таблиц, приложений, количестве используемых источников, перечень ключевых слов и текст реферата. Перечень ключевых слов должен включать от 5 до слов или словосочетаний из текста отчета, которые в наибольшей степени характеризуют его содержание и обеспечивают возможность информационного поиска. Ключевые слова в именительном падеже печатаются строчными буквами через запятые.

Текст реферата должен отражать объект исследования, цель работы, метод или методологию проведения работы, результаты работы, основные технико – эксплуатационные характеристики, область применения, значимость работы.

Во введении даются оценка современного состояния решаемой научно – технической проблемы, основание и исходные данные для разработки темы, обоснование необходимости проведения НИР, сведения о планируемом научно – техническом уровне разработки, о патентных и литературных исследованиях и выводах из них. Во введении должны быть показаны актуальность и новизна темы, связь данной работы с другими НИР.

В основной части отчета приводят данные, отражающие содержание, методику и основные результаты выполненной НИР.

Основная часть должна содержать:

а) обоснованный выбор направления исследований, методы решения задач и их сравнительную оценку, описание общей методики проведения НИР;

б) процесс теоретических и (или) экспериментальных исследований, включая определение характера и содержания теоретических исследований, методику исследований, методы расчета, обоснование необходимости проведения модельного или макетного эксперимента, принципы действия исследуемых устройств с иллюстрациями, их основные характеристики;

в) обобщение и оценку результатов исследований, краткое описание и объяснение полученных зависимостей, аргументированную критическую оценку достоверности полученных результатов и их сравнение с аналогичными результатами отечественных зарубежных работ, отрицательные результаты, приводящие к необходимости прекращения дальнейших исследований.

В заключении излагаются краткие выводы по результатам выполнения НИР, дается оценка полноты и научно – технического уровня решения поставленной задачи в сравнении с лучшими достижениями в данной области и предлагаются рекомендации и исходные данные по конкретному использованию результатов НИР и прогнозные предположения о дальнейших исследованиях.

Иногда отчет завершается приложением, в которое рекомендуется включать материалы, связанные с выполненной НИР и не вошедшие в основную часть. В приложение могут быть включены промежуточные математические доказательства, формулы и расчеты, а также таблицы вспомогательных цифровых данных; протоколы испытаний; описание аппаратуры и приборов, применяемых при проведении экспериментов, измерений и испытаний; инструкции и методики, разработанные в процессе выполнения НИР; иллюстрации вспомогательного характера.

Отчет о НИР должен быть аккуратно оформлен и написан технически грамотно. Текст выполняют любым печатным способом на одной стороне листа белой бумаги формата А4 через полтора интервала. Цвет шрифта – черный, высота букв, цифр и других знаков не менее 1,8мм. Текст следует печатать, соблюдая следующие размеры полей: правое – 10мм, верхнее – 20мм, левое и нижнее – 20мм.

Листы должны иметь сквозную нумерацию, включая листы с иллюстрациями (первым считается титульный лист, который не нумеруется). При оформлении отчета следует продуманно использовать представление результатов расчетов или иных данных в виде таблиц, графиков, характеристик преобразования, диаграмм, компьютерных распечаток, которые позволяют существенно повысить информативность текста. Иллюстрации являются важной частью отчета о НИР, наглядной и убедительной формой доказательства. При удачно выполненных иллюстрациях текст в основном сводится к обоснованию и пояснениям представленных иллюстраций. Иллюстрации следует располагать в отчете непосредственно после текста, в котором они упоминаются впервые, или на следующей странице. На все иллюстрации должны быть ссылки в отчете и все они должны соответствовать требованиям государственных стандартов ЕСКД.

Нумерация рисунков, таблиц и формул привязывается к номеру раздела, в котором они находятся (например, рисунок 1.1;

таблица 2.1.). Таблицы применяют для лучшей наглядности и удобства сравнения показателей. Название таблицы должно отражать ее содержание, быть точным и кратким. Таблицу следует располагать в отчете непосредственно после текста, в котором она упоминается впервые, или на следующей странице. Оформление таблиц в отчете должно соответствовать ГОСТ 1.5 и ГОСТ 2.105.

Номер таблицы ставится в правом верхнем углу перед таблицей.

Иллюстрации являются важной частью пояснительной записки, наглядной и убедительной формой доказательства. При удачно выполненных иллюстрациях текст в основном сводится к обоснованию и пояснениям представленных иллюстраций. Не следует перегружать рисунки надписями и обозначениями; все, что возможно, лучше перенести в подрисуночную подпись и в текст.

Рисунки могут сопровождаться подрисуночными подписями.

Необходимо употреблять только те сокращения слов, которые оговорены в отчете, а также сокращения, принятые стандартами;

выдерживать единую систему обозначений. Размерность переменных, откладываемых по осям, следует писать, отделяя запятой от обозначения переменной. Буквенные обозначения токов и напряжений, параметров и характеристик схем должны соответствовать обозначениям, принятым в литературе.

Уравнения и формулы следует выделять из текста в отдельную строку. Выше и ниже каждой формулы или уравнения должно быть оставлено не менее одной свободной строки. Надо помнить при оформлении отчета, что формулы входят в состав предложений и требуют соответствующего синтаксического оформления, т.е.

необходимы соответствующие знаки препинания после формул (запятая, точка…). После формул, в случае необходимости, даются пояснения значений символов, числовых коэффициентов, размерности полученного результата. Единицы измерения пишут в конце формулы через запятую. Нумеруются только те формулы, на которые имеются ссылки далее по ходу изложения, номер формулы ставится справа от нее в круглых скобках на расстоянии 20-25мм от правого края листа. Математические знаки =, ||,, и др.

применяются лишь в формулах, в тексте пишутся слова: «равно», «параллельно» и т.д.

Правила выполнения структурных схем указаны в ГОСТ 2.702На структурной схеме изображают все основные функциональные блоки устройства и основные взаимосвязи между ними. Функциональные блоки на схеме изображают в виде прямоугольников или условных графических обозначений.

Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности взаимодействия функциональных блоков в устройстве. На схеме должны быть указаны наименования каждого функционального блока, причем, наименование рекомендуется вписывать внутрь прямоугольников.

Правила выполнения принципиальных схем указаны в ГОСТ 2.702-75. На принципиальной схеме изображают все электрические элементы и все электрические связи между ними. Элементы и устройства изображают на схеме в виде их условных графических обозначений (ГОСТ 2.728-74, ГОСТ 2.730-73, ГОСТ 2.743-91, ГОСТ 2.755-87, ГОСТ 2.759-82). Порядковые номера должны быть присвоены в соответствии с последовательностью расположения элементов на схеме сверху вниз в направлении слева направо.

Позиционные обозначения проставляют на схеме рядом с условными графическими обозначениями элементов с правой стороны или над ними. При указании около условных графических обозначений номиналов резисторов и конденсаторов допускается применять упрощенный способ обозначения единиц измерений:

для резисторов от 0 до 999 Ом – без указания единицы измерения, от 1.103 до 999.103 Ом - в килоомах с обозначением единицы измерения строчной буквой «к» и от 1.106 до 999.106 Ом – в мегомах с обозначением единицы прописной буквой «М»; для конденсаторов от 0 до 9999.10-12 Ф – в пикофарадах без указания единицы измерения, а от 1.10-8 до 9999.10-6 Ф- в микрофарадах с обозначением единицы измерения строчными буквами «мк».

Ссылки в тексте отчета делаются так:

- на литературу – в квадратных скобках [1];

- на рисунки (схемы, графики) – рисунок 2 или рисунок 3,а;

- на таблицы – Таблица 1;

- на формулы – (4).

Знак сноски можно ставить двух видов: арабской цифрой, если ссылка относится к слову, и звездочкой, если ссылка относится к цифре или символу.

Темы научно-исследовательских работ:

1. Диодный ограничитель по минимуму.

2. Двусторонний диодный ограничитель.

3. Фиксатор начального уровня импульсов.

4. Фиксатор вершины импульсов.

5. Формирователь задержки переднего фронта импульса.

6. Линейный расширитель импульса.

7. Нелинейный расширитель импульса.

8. Схема подавления дребезга контактов.

9. Формирователь импульса по длительности.

10. Измеритель размаха напряжения.

11. Формирователь короткого фронта импульса из длинного.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ерофеев Ю.Н. Импульсные устройства. - М: Высшая школа, 1989.

2. Гольденберг Л.М. Импульсные устройства - М.: Радио и связь, 1981.

3. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. - М.: Высшая школа, 1991.

4. Аксёнов А.И., Нефёдов А.В Отечественные полупроводниковые приборы. - М.: СОЛОН - Пресс, 2005.

5. Шелестов И.П. Радиолюбителям. Полезные схемы. - М.: СОЛОН - Пресс, 2000.

6. Разевиг В.Д. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-Cap 7. - М.: Горячая линия - Телеком, 2003.

7. Амелина М.А., Амелин С.А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap 8 - М.: Горячая линия - Телеком, 2007.

8. Хайнеман Р. PSPICE. Моделирование электронных схем. – М.:

Пресс, 2002.

ПРИЛОЖЕНИЕ

оформления отчета о научно – исследовательской работе

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

на научно-исследовательскую работу Студент: _ Группа:

«ОГРАНИЧИТЕЛЬ ПО МАКСИМУМУ»

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ (поэтапный план работы):

1. Изучение диодных ограничителей по максимуму 2. Изучение последовательного диодного 3. Исследование параллельного диодного

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

УДК 378.

О НАУЧНО – ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ

ОГРАНИЧИТЕЛЬ ПО МАКСИМУМУ

Руководитель по научной работе / / Исполнитель:

Студент группы А7- Оценка

ДИОДНЫЕ ОГРАНИЧИТЕЛИ ПО МАКСИМУМУ,

ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬ,

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬ, ЗАЩИТА

Объектом исследования являются диодные ограничители для защиты устройств от перегрузки по напряжению.

Цель работы – разработка ограничителя по максимуму.

экспериментальные исследования схем ограничителей и их основных характеристик.

В результате исследования обоснован выбор параллельного диодного ограничителя по максимуму.

Основные технико – эксплуатационные показатели: высокое быстродействие, помехоустойчивость и малые искажения входного сигнала.

Эффективность ограничителя определяется надежностью защиты от перегрузок по напряжению.

Введение………………………………………………………….. 1 Последовательный диодный ограничитель………………….. 2 Параллельный диодный ограничитель…………………….…. 3 Заключение…………………………………………………...… 4 Список использованных источников……………………….…

ВВЕДЕНИЕ

Ограничители используют для селекции импульсов по амплитуде, для формирования импульсов с постоянной амплитудой, для устранения выбросов и сигналов помех на вершине импульса, для формирования трапециидальных импульсов из синусоидальных сигналов [1]. Кроме этого, для защиты устройств от превышения допустимых значений амплитуд входных сигналов применяют ограничители амплитуды по максимуму. Напряжение на выходе ограничителя не должно превышать некоторого напряжения Е, называемого уровнем ограничения. Таким образом, при Uвх (t) Е выходной сигнал неизменен и равен уровню ограничения Е, и Uвых(t) = KпрUвх(t) при Uвх (t) Е, где Kпр = Uвых / Uвх - коэффициент пропускания, характеризующий коэффициент передачи входного сигнала на выход схемы в области пропускания.

Для защиты входных каскадов устройств от перегрузок, приводящих к нарушению их нормального функционирования, а также к выходу из строя в результате пробоя или превышения допустимого входного тока используют последовательные и параллельные диодные ограничители.

Основные характеристики ограничителя для схемы защиты:

- уровень ограничения;

- линейная характеристика преобразования в области пропускания;

- коэффициент пропускания;

- коэффициент ограничения;

- быстродействие.

1 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ДИОДНЫЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬ

Основным элементом диодного ограничителя является полупроводниковый диодный ключ, в работе которого различают два режима: замкнутый ключ – диод смещен в прямом направлении и напряжение на диоде Uд 0 и разомкнутый ключ – диод смещен в обратном направлении Uд 0. При теоретическом анализе рассмотрим две модели (эквивалентные схемы диода) для каждого из режимов работы диода, что соответствует кусочно – линейной аппроксимации экспоненциальной вольт амперной характеристики (ВАХ) диода (рисунок 1).

В первой модели прямосмещенный диод представляют идеальным источником напряжения Uпр, а обратносмещенный диод – разрывом. Во второй модели прямосмещенный диод представляют идеальным источником напряжения Uпр с внутренним сопротивлением, равным прямому сопротивлению диода rпр, обратносмещенный диод – сопротивлением rобр. При рассмотрении переходных процессов в первой модели переход диода из одного режима в другой происходит мгновенно, а во второй модели учитывается инерционность диода и его емкость.

В последовательном ограничителе диод D включен между источником входных сигналов и нагрузкой (рисунок 2), т.е. в соответствии с ВАХ (рисунок 1) при изменении входного сигнала меняется ток диода, и следовательно, сопротивление диода.

Таким образом, последовательный диодный ограничитель не может быть использован в линейных схемах, например, в усилителях. Кроме этого, источник опорного напряжения Е влияет на режим по постоянному току входного каскада, а также не всякую нагрузку можно отсоединить от общей шины (земли).

Работа ограничителя поясняется характеристикой преобразования входного сигнала в выходной Uвых(Uвх), представленной на рисунке 3, которая иллюстрирует две области работы ограничителя: область пропускания и область ограничения, в которой коэффициент передачи входного сигнала на выход схемы определяется коэффициентом ограничения KОГР. Необходимо отметить, что в последовательном диодном ограничителе имеет место смещение нуля входного сигнала на величину, равную падению напряжения на диоде Uпр.

Основные характеристики последовательного диодного ограничителя с незаземленной нагрузкой даны в таблице 1.

При сопротивлении нагрузки, удовлетворяющем условию rпр Rн rобр имеем близкую к идеальной схему защиты с Kпр = 1 и KОГР = 0. Однако, при передаче через последовательный диодный ограничитель быстроменяющихся сигналов, например, прямоугольных импульсов, приходится учитывать емкость диода Сд, (время включения диода не равно нулю), которая с емкостью нагрузки образует емкостной делитель.

При подаче на вход запирающего диод перепада напряжения Uвх на нагрузке формируется сигнал помехи с амплитудой, равной Uвх.(1/(1+Сн/Сд)), который может нарушить нормальное функционирование входного каскада защищаемого устройства, причем, чем более быстродействующее устройство, тем меньше входная емкость устройства Сн = Свх, следовательно больше сигнал помехи.

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ДИОДНЫЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬ

В параллельном диодном ограничителе диод D, включенный в цепь, параллельную нагрузке Rн (рисунок 4), фиксирует напряжение на нагрузке на уровне ограничения.

Характеристика преобразования параллельного диодного ограничителя, представленная на рисунке 5.

Основные характеристики ограничителя даны в таблице 2. При сравнении теоретических результатов с экспериментальными получены Kпр т = 0,9 И Kпр э = 0,88, а KОГР Т= 0,019 И KОГР Э= 0,02.

Уровень огранич.

Моделирование исследований параллельного диодного ограничителя на рисунке 6, где V1 = Uвх, V2 = Е, R1 = R, R2 = Rн, С1 = Сн, выполнено с использованием программы Micro-Cap [2].

Параметры используемого диода КД522Б даны в таблицах 3 и [3], следует обратить внимание на разные значения сопротивления диода rпр = Uпр / Iпр в зависимости от протекающего через него тока, т.е. от амплитуды входного сигнала Iпр = (Uвх - Е )/R.

Режимные электрические параметры диода Обознач Параметр Условия МАХ Единицы Vrrm Ifrm Ptot Tstg Характеристики преобразования (рисунок 5 при V2 = 0 и рисунок 7 при V2 = 0…3 В), на всех рисунках зависимостей Uвых(Uвх) и временных диаграмм на осях - напряжения в узлах схемы (рисунок 6) V1 = Uвх и V2 = Uвых) иллюстрируют кусочно – линейную аппроксимацию ВАХ модели диода, используемую в программе и отличающуюся от модели, используемой в НИР. Для схемы защиты важен допустимый диапазон изменений сопротивлений нагрузки [Rн мин - Rн макс]. Анализируя данные таблиц 1 и 2, приходим к выводу, что в параллельном диодном ограничителе в отличие от последовательного этот диапазон не зависит от параметров диода rпр и rобр, а зависит от сопротивления резистора R, причем, сопротивление нагрузки не влияет на уровень ограничения.

При использовании параллельного диодного ограничителя в схемах формирования импульсов, фиксации уровня или селекции импульсов по амплитуде существенным недостатком следует считать зависимость уровня ограничения от напряжения на диоде Uпр, так как уровень ограничения изменяется при замене диода (рисунки 5 и 7) и изменении температуры (рисунок 8, где Е = 0).

В схемах защиты от перегрузок напряжение Uпр должно быть просто учтено в расчете на наихудший случай, так как уровень ограничения берется с запасом.

Из таблицы 2 и рисунка 9, иллюстрирующего передачу схемой защиты синусоидального сигнала, следует, что для обеспечения нормального функционирования схемы необходимо обратить серьезное внимание на выбор сопротивления резистора R.

Для уменьшения ослабления сигнала генератора схемой защиты необходимо обеспечить коэффициент пропускания Kпр, близким к единице, для чего нужно выбирать RRн мин (таблица 2), либо в техническом задании оговорить допустимое ослабление входного сигнала. В схеме на рисунке 6 при указанных номиналах резисторов и учете сопротивления генератора Rг=100 Ом ослабление сигнала в схеме защиты составляет 10%. С другой стороны сопротивление R должно удовлетворять условию R rпр, чтобы коэффициент ограничения KОГР был минимален. Кроме того, резистор R определяет ток, протекающий через диод после его отпирания Iпр = (Uвх макс - Е )/R, что должно быть учтено при выборе диода.

При подаче на вход схемы параллельного диодного ограничителя на рисунке 6 прямоугольного импульса напряжения с амплитудой Uвх и длительностью tи процесс формирования выходного напряжения (рисунок 10) описывается следующими выражениями:

где = (Сн + Сд). (R||Rн) - постоянная времени цепи, t1 – момент отпирания диода при Uвых(t1) = Е + Uпр, tи – момент окончания входного сигнала и запирания диода, причем, диод считается безынерционным. Длительности перепадов t01 и t10 равны:

Исследование влияния опорного напряжения Е на выходной сигнал схемы защиты с диодом КД522Б при подаче на ее вход прямоугольного импульса показано на рисунке 11, откуда следует, что при увеличении напряжения Е длительность перепада t увеличивается, а длительность перепада t10 остается неизменной.

Рисунок 12 иллюстрирует искажения импульса при формировании перепада t10 в виде задержки tз10, обусловленной временем рассасывания носителей из базы диода КД103Б, имеющего в отличие от диода КД522Б большее время обратного восстановления tвос 4мкс, причем увеличение прямого тока диода Iпр в 1,7 раза приводит к увеличению tз10 в 3 раза.

быстродействующей схемы защиты является время восстановления обратного сопротивления tвос. Кроме этого, при выборе диода необходимо учитывать прямое сопротивление диода rпр, максимальный допустимый прямой импульсный ток Iпр макс и максимальное импульсное обратное напряжение Uобр макс, которое определяет допустимый диапазон амплитуд входных сигналов.

Так как длительность перепада t01 меньше длительности перепада t10, поэтому сопротивление резистора R должно удовлетворять условию:

При разработке схемы защиты от перегрузок по напряжению выбор резистора R может быть также обусловлен спецификой входного каскада устройства. Например, в двустороннем параллельном диодном ограничителе на входе операционного усилителя (рисунок 13) сопротивление R ограничено сверху входным током операционного усилителя Iр, создающего на его входе напряжение смещения нуля Uвх см, т.е. сопротивление резистора R должно удовлетворять условию: R Uвх см доп / Iр.

В процессе выполнения НИР обосновано использование параллельного диодного ограничителя в схеме защиты от перегрузок по напряжению благодаря отсутствию нелинейных искажений сигналов в области пропускания, высокому быстродействию и высокой помехоустойчивости.

Схема защиты содержит минимум элементов и может быть рекомендована к применению, например, на входе усилителей с большими коэффициентами усиления.

4 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Ерофеев Ю.Н. Импульсные устройства. - М: Высшая школа, 1989.

2. Амелина М.А., Амелин С.А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap 8 - М.: Горячая линия - Телеком, 2007.

3. Аксёнов А.И., Нефёдов А.В Отечественные полупроводниковые приборы. - М.: СОЛОН - Пресс, 2005.



 
Похожие работы:

«100 главных правил английского языка.Уч.пос.-М.:Проспект,2013. Автор: Васильева Е.А. Раздел: Иностранные языки В пособии сформулированы основные правила грамматики английского языка. Все правила сопровождаются пояснениями и многочисленными примерами, в ряде случаев снабженными переводом. Удобная подача материала помогает читателю свободно ориентироваться в пособии и быстро находить ответы на интересующие вопросы. Книгой можно пользоваться уже с первых занятий и возвращаться к ней на протяжении...»

«Министерство образования Российской Федерации РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Ковчин И.С. Степанюк И.А. МЕТОДЫ СПЕЦИАЛЬНЫХ ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области гидрометеорологии в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности Океанология Под общей редакцией проф. И.А. Степанюка РГГМУ Санкт-Петербург 2002 УДК 551.46 Ковчин И.С. Степанюк И.А. Методы специальных...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ М. Г. Раскатова ОСНОВЫ ПАЛЕОНТОЛОГИИ Учебное пособие для вузов Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета 2008 УДК 56 (075. 8) ББК Р24 Печатается по решению ученого совета геологического факультета Воронежского госуниверситета от 29.12.05 года Раскатова М. Г. Р24 Основы палеонтологии : учебное пособие / М....»

«УВКБ ООН Учебное пособие УВКБ ООН по защите для должностных лиц европейских пограничных служб и систем въезда Киев, 2012 Введение 1. Назначение учебного пособия и цели обучения Это учебное пособие предназначено для обеспечения обучения должностных лиц европейских погра­ ничных служб и систем въезда в области прав беженцев в контексте смешанных миграционных пере­ мещений. Оно рассчитано на использование персоналом европейских органов пограничного контроля, а также сотрудниками и национальными...»

«МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ Городской реабилитационный центр для детей и подростков с ограниченными возможностями Радуга Способы разнообразия повседневной жизни семьи воспитывающей детей с ОВЗ, при его активном включении (методическое пособие для родителей) О.П. Макарова, специалист по социальной работе МБУ Центр Радуга г.Красноярск,2012г. 1 Методическое пособие для родителей Способы разнообразия повседневной жизни семьи воспитывающей детей с ОВЗ, при его активном включении./...»

«Государственная универсальная научная библиотека Красноярского края Красноярская краевая молодежная библиотека Афганская война: как это было методические рекомендации для библиотек по организации работы к 25-й годовщине вывода советских войск из республики Афганистан Красноярск 2013 Составители: Ю. Н. Шубникова, О. Г. Сысуева, М. В. Резник, О. В. Корольчук Редактор: Т. И. Матвеева Верстка, дизайн: Ф. А. Пуштарекова Тех. редактор: С. А. Левентас 2 Содержание Краткая справка об Афганской войне 4...»

«Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий Кафедра автоматики и автоматизации производственных процессов АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Методические указания и варианты заданий контрольных работ и курсового проекта для студентов специальности 210200 факультета заочного обучения и экстерната Санкт-Петербург 2003 УДК 621 Стегаличев Ю.Г., Замарашкина В.Н. Автоматизация технологиче-ских...»

«ЦЕНТРАЛЬНЫЙ КОМИТЕТ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО СОЮЗА РАБОТНИКОВ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СБОРНИК МЕТОДИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ, МАТЕРИАЛОВ И ДОКУМЕНТОВ, СВЯЗАННЫХ С ПРОВЕДЕНИЕМ ОТЧЕТНО-ВЫБОРНОЙ КАМПАНИИ В ПРОФСОЮЗЕ РАБОТНИКОВ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ В 2014 ГОДУ Москва 2013 г. 2 Сборник методических рекомендаций, материалов и документов, связанных с проведением отчетно-выборной кампании в профсоюза работников здравоохранения в 2014 году: аппарат профсоюза работников здравоохранения...»

«МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ по применению Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых Марганцевые руды Москва, 2007 Разработаны Федеральным государственным учреждением Государственная комиссия по запасам полезных ископаемых (ФГУ ГКЗ) по заказу Министерства природных ресурсов Российской Федерации и за счет средств федерального бюджета. Утверждены распоряжением МПР России от 05.06.2007 г. № 37-р. Методические рекомендации по применению Классификации запасов...»

«МЧС РОССИИ УРАЛЬСКИЙ РЕГИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И Л И К В ИДА ЦИ И ИОС Л ЕДСТ В И Й Начальникам главных управлений СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ МЧС России по субъектам Российской (Уральский региональный центр МЧС России) Федерации Уральского региона ул. ШеПпкмама. 84, г. Екатеринбург. 620014 По расчету рассылки Телефон: (343) 229-12-60 Факс: (343) 203-51-73 /&.08.2013 ^ ^ - 3 - 1- № О разработке плана В соответствии с указанием Департамента гражданской защиты...»

«Инородные тела ЛОР органов Составители: В.Ф.Воронкин, Ф.В.Семенов Краснодар, 1997 В методических рекомендациях рассмотрены основные клинические симптомы, методы диагностики, лечения и профилактики инородных тел, встречающихся в практике врача-оториноларинголога. Ни одна анатомическая область человеческого организма не является столь уязвимой в плане попадания инородных тел как ЛОР органы. Иногда пребывание инородных тел в просвете полости носа или наружного слухового прохода протекает почти...»

«Конституционные акты Франции (текст приводится по сборнику Конституции зарубежных государств: Учебное пособие/Сост. проф. В.В.Маклаков. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Волтерс Клувер, 2003) Конституционный закон от 3 июня 1958 г. Конституция Французской Республики от 4 октября 1958 г. Декларация прав человека и гражданина от 26 августа 1789 г. Преамбула Конституции от 27 октября 1946 г. Циркуляр от 13 декабря 1999 г. о применении статьи 88-4 Конституции Конституционный закон от 3 июня 1958...»

«Курс противодействие Ксенофобии и этничесКой дисКриминации учебное пособие дЛЯ сотрудниКов аппаратов упоЛномоченнЫХ и Комиссий по правам чеЛовеКа в российсКой федерации часть 1 2006 УДК [316.356.4+323.1+342.724](470+571)(075.9) ББК 60.545.1я77-1+67.400.7(2Рос)я77-1+67.412.1я77-1 К93 Составитель: О. Федорова К93 Курс Противодействие ксенофобии и этнической дискриминации. Ч. 1 : учеб. пособие для сотрудников аппаратов уполномоченных и комис. по правам человека в РФ / [сост. О. Федорова]. — М. :...»

«Дальневосточный федеральный университет Школа естественных наук ОБРАБОТКА И ОБОБЩЕНИЕ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ВОДНЫМ РЕЖИМОМ Учебно-методическое пособие Составитель И.А. Лисина Учебное электронное издание Владивосток Дальневосточный федеральный университет 2013 1 УДК 26.23 ББК 551.5 О-23 Обработка и обобщение наблюдений за водным режимом О-23 [Электронный ресурс] : учебно-методич. пособие / сост. И.А. Лисина. – Владивосток : Дальневост. федерал. ун-т, 2013. – Режим доступа: http://www.dvfu.ru/meteo/book....»

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Р.А. Даишев, А.Ю. Даньшин ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ Конспект лекций Учебно-методическое пособие Казань 2009 УДК 517.5 Печатается по решению Редакционно-издательского совета физического факультета Казанского государственного университета им. В.И. Ульянова-Ленина методической комиссии физического факультета Протокол №4 от 25 мая 2009 г. заседание кафедры теории относительности и гравитации Протокол №3 от 3 апреля 2009 г. Рецензент —...»

«СПЕЦИАЛЬНОЕ ИЗДАНИЕ ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ СИСТЕМЫ ГАРАНТ. Новости от 08 ноября 2010 г. Горячая линия поддержки пользователей: 634034, г. Томск, ул. Красноармейская, 20, тел. 25-32-69, 25-32-79 Сервисный центр: 634034, г. Томск, ул. Красноармейская, 20, тел. 52-74-45, 52-73-34, 52-72-91 Филиал в г. Стрежевой: ул. Строителей, 192, тел/факс (38259) 3-61-10, E-mail: strj@garant.tomsk.ru Филиал в г. Северск: ул. Транспортная, 32, офис 129, тел. (3823) 99-05-01, E-mail: garants@mail.tomsknet.ru Отдел...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Дальневосточный федеральный университет Инженерная школа В.П. Лушпей ПЛАНИРОВАНИЕ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ (ПРАКТИКУМ) Методические указания для студентов, обучающихся по направлению 130400 Горное дело по специализации 130403.65 Открытые горные работы очной и заочной форм обучения Учебное электронное издание Владивосток Издательский дом Дальневосточного федерального университета 2013 УДК 622.271.32 ББК 33 Л82 Автор: Лушпей Валерий Петрович,...»

«Федеральное агентство по образованию РФ Амурский государственный университет УТВЕРЖДАЮ Проректор по УНР Е.С. Астапова подпись, И.О.Ф _ 200г. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ПРОИЗВОДСТВА УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ДИСЦИПЛИНЕ для специальности: 220301 – Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям) Факультет инженерно - физический Кафедра физического материаловедения и лазерных технологий Составитель – канд. техн. наук, ст. преподаватель А.В. Козырь Благовещенск 2007 г....»

«В.П. КОРПАЧЕВ, А.А. АНДРИЯС, А.И. ПЕРЕЖИЛИН ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА КРАСНОЯРСК 2012 1 Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ ВПО Сибирский государственный технологический университет В.П. КОРПАЧЕВ, А.А. АНДРИЯС, А.И. ПЕРЕЖИЛИН ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА Рекомендовано редакционно-издательским советом СибГТУ в качестве учебного пособия для студентов направления 250400.62 - Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ГОУ ВПО Иркутский государственный университет Биолого-почвенный факультет О. Г. Лопатовская А. А. Сугаченко МЕЛИОРАЦИЯ ПОЧВ ЗАСОЛЕННЫЕ ПОЧВЫ Учебное пособие УДК 631.416:54-38+631.6](075.8) ББК 40.3я73+40.6я73 Л77 Печатается по решению учебно-методической комиссии биолого-почвенного факультета Иркутского государственного университета Рецензенты: д-р геогр. наук, проф. А. Т. Напрасников, доц. кафедры почвоведения Н. В. Вашукевич Лопатовская О....»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.