По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.9 DOI:10.33920/pro-2-2201-07

Моделирование и создание частотного модулятора для решения различных технических задач

Гордиенко Н. А., МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 105005, Москва ул. 2-я Бауманская, д. 5
Монахов П. А., МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 105005, Москва ул. 2-я Бауманская, д. 5, е-mail: monakhovp99@mail.ru
Ситников С. С., МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 105005, Москва ул. 2-я Бауманская, д. 5

В статье описан алгоритм проектирования частотного модулятора, который используют на промышленных предприятиях для решения различных задач. Практическая значимость работы — изучение алгоритма создания устройства от электрической схемы в программе Micro-Cap до разведения и трассировки платы в программе Altium Designer. Данная работа может использоваться для обучения студентов и проведения лабораторных работ на знание программного обеспечения, для промышленного создания и проектирования реальных изделий, а также в качестве вспомогательного материала при работе с программами Microcap, SOLIDWORKS, altium designer. В качестве примера использовалась схема частотного модулятора, имеющего варикап переменной емкости и выходные усилительные каскады на биполярных транзисторах. В ходе работы описывается алгоритм моделирования 3D-компонентов в SolidWorks и процесс экспорта моделей в Altium Designer, создание библиотеки трехмерных моделей компонентов, библиотеки с условно графическими обозначениями, а также построение электрической принципиальной схемы устройства, создание связей между компонентами и трассировка печатной платы в Altium Designer в двухмерном и трехмерном виде. Главный упор был сделан на изучение и настройки параметров проводящих дорожек, а именно на изменение ширины, слоя и расстояния зазора между проводниками, а также показывается создание полигона при трассировке печатной платы. Данный частотный модулятор реализован и используется в качестве проведения лабораторной работы в университете. Ознакомление и изучение данного программного обеспечения проводятся на кафедре «Радиоэлектронные системы и комплексы» одного из ведущих инженерных университетов.

Литература:

1. Динц, К. М. P-CAD 2006. Схемотехника и проектирование печатных плат (+ DVD) / К. М. Динц, А.А. Куприянов, Р. Г. Прокди. — М.: Мир, 2009. — 320 c.

2. Кузнецова, С. А. OrCAD 10. Проектирование печатных плат / С.А. Кузнецова. — М.: Горячая линия — Телеком, 2005. — 578 c.

3. Суходольский, В. Ю. Altium Designer. Проектирование функциональных узлов РЭС на печатных платах / В. Ю. Суходольский. — М.: БХВ-Петербург, 2010. — 480 c.

4. Суходольский, В. Ю. Altium Designer. Проектирование функциональных узлов РЭС на печатных платах / В. Ю. Суходольский. — М.: БХВ-Петербург, 2010. — 480 c.

5. Суходольский, В. Ю. Altium Designer. Сквозное проектирование функциональных узлов РЭС на печатных платах: уучебное пособие / В.Ю. Суходольский. — М.: Гостехиздат, 2015. — 560 c.

6. Хайнеман, P., Spice, Р. Моделирование работы электронных схем / Р. Хайнеман. — М.: ДМК-Пресс, 2001. — 336 с.

7. Разевиг, В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств DesignLab 8.0. — М.: Солон-Р, 2000.

8. Норенков, И.П. Основы автоматизированного проектирования: учебник для вузов. 4‑е изд., перераб. и доп. / И.П. Норенков. — М.: Издво МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. — 430 с.

9. Системы автоматизированного проектирования электронных устройств и систем (E-CAD / EDA — системы): учебное пособие / Под ред. Ю. В. Петрова; Балт. гос. техн. ун-т. — СПб., 2015. — 120 с.

10. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств: учебное пособие для вузов / Под ред. О. В. Алексеева. — Высш. шк., 2000.

1. Dinc, K. M. P-CAD 2006. Skhemotekhnika i proektirovanie pechatnyh plat (+ DVD) / K. M. Dinc, A.A. Kupriyanov, R.G. Prokdi. — Moskva: Mir, 2009. — 320 c.

2. Kuznecova, S.A. OrCAD 10. Proektirovanie pechatnyh plat / S.A. Kuznecova. — M.: Goryachaya liniya — Telekom, 2005. — 578 c.

3. Suhodol'skij, V.Yu. Altium Designer. Proektirovanie funkcional'nyh uzlov RES na pechatnyh platah / V. Yu. Suhodol'skij. — M.: "BHV-Peterburg", 2010. — 480 c.

4. Suhodol'skij, V.Yu. Altium Designer. Proektirovanie funkcional'nyh uzlov RES na pechatnyh platah / V.Yu. Suhodol'skij. — M.: BHV-Peterburg, 2010. — 480 c.

5. Suhodol'skij, V.Yu. Altium Designer. Skvoznoe proektirovanie funkcional'nyh uzlov RES na pechatnyh platah. Uchebnoe posobie / V. YU. Suhodol'skij. — Moskva: Gostekhizdat, 2015. — 560 c.

6. Hajneman, R., Spice, P. Modelirovanie raboty elektronnyh skhem / R. Hajneman. M.: DMK- Press, 2001. 336 s.

7. Razevig, V.D. Sistema skvoznogo proektirovaniya elektronnyh ustrojstv DesignLab 8.0. M.: Solon — R, 2000.

8. Norenkov, I.P. Osnovy avtomatizirovannogo proektirovaniya: uchebnik dlya vuzov. 4‑e izd., pererab. i dop. / I. P. Norenkov. M.: Izd-vo MGTU im. N. E. Baumana, 2009. 430 s.

9. Sistemy avtomatizirovannogo proektirovaniya elektronnyh ustrojstv i sistem (E-CAD / EDA — sistemy): uchebnoe posobie / Pod red. YU. V. Petrova; Balt. gos. tekhn. un-t. — SPb, 2015. — 120 s.

10. Avtomatizaciya proektirovaniya radioelektronnyh sredstv. Uchebnoe posobie dlya vuzov / Pod red. Alekseeva O. V. Vyssh. shk., 2000.

Одной из частей радиопередающих устройств является модулятор. Модулятор — это устройство для изменения параметра несущего сигнала в соответствии с изменениями передаваемого сигнала [1–5]. Одним из таких устройств является частотный модулятор, меняющий такой параметр, как частоту сигнала, за счет управляемого напряжения, подаваемого на вход модулятора.

Для реализации нашего проекта нам потребуются следующие САПР:

• Micro-Cap — программа для схематического анализа, позволяющая проводить исследования аналоговых и цифровых электронных устройств в реальном времени;

• SolidWorks — это система трехмерного проектирования. Используем для создания 3D- компонентов;

• Altium Designer — программа для моделирования и разводки печатных плат в виде 3D-модели.

Создание устройства начинается с моделирования электрической схемы (рис. 1). Для этого воспользуемся программой Micro-Cap. В ней проводим анализ каждого участка цепи и получаем идеальную модель нашего устройства, при этом не учитывается много факторов, в том числе влияние окружающей среды и внутренних шумов [6–10].

Рассмотрим разводку печатной платы в программном обеспечении Altium Designer.

Изначально нужно создать библиотеку 3D-моделей и подвязать их к условно-графическим обозначениям. Для этого возьмем из datasheet габариты компонентов и при помощи программы SolidWorks создадим модели (рис. 2). Также можно скачать уже готовые модели.

Для добавления модели понадобится сохранить данный файл в формате step. Далее заходим в Altium Designer и через функцию 3D-body добавляем нашу модель в библиотеку. Затем расставляем посадочные места и получаем готовый компонент (рис. 3), который уже можно устанавливать на плате. Данная библиотека в Altium Designer хранится в файле с расширением — IntLib.

К 3D-модели нужно привязать условно-графическое обозначение. Для этого снова создаем библиотеку с расширением —.SchLib: Add New to Project → Schematic Library. В поле чертежа при помощи соответствующих инструментов рисуем графическое обозначение и добавляем к нему нашу модель (рис. 4). И так делаем с каждым элементом нашей схемы.

Для Цитирования:
Гордиенко, Монахов, Ситников, Моделирование и создание частотного модулятора для решения различных технических задач. Главный механик. 2022;1.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: