Реферат: Измеритель отношения сигнал/шум ТВ канала

Рисунок 8.3.

Исходя из диапазона в котором будут производиться измерения ОСШ и величины видеосигнала можно сказать, что величина Uшум на данном этапе не будет превышать 0,4В. Значит коэффициент усиления должен составлять 7,5.

Функция компенсации видеосигнала выполняется подачей на неинвертирующий вход дифференциального усилителя величины Во с источника опорного напряжения описанного выше.

Величина резисторов R1,R2,R3,R4, которые влияют на коэф-фициент усиления дифференциального усилителя выбраны исходя из формулы:

R1=R3=7,5Ком

R2=R4=1Ком.

Схема включения АЦП является типовой и расчета не требует за исключением расчета источника опорного напряжения собранного аналогично источнику Во.

Величину выходного напряжения задают резисторы R46,R47,R48. Номинал резисторов находится по формуле

В схеме применен стабистор КС113А,

Величина этого резистора подбирается при настройке, поэтому в схему устанавливается подстроечный резистор.

  .

После АЦП происходит обработка сигнала уже в виде кода в цифровой части прибора.

Укрупненная функциональная схема блока цифровой обработки сигнала изображена на рисунке 8.4.

Десятиразрядный код от АЦП постурает на входные регистры которые помимо функции хранения кода между выборками выполняют функцию мультиплексирования сигнала из 10 в 8.

Функции ЦПУ, ОЗУ,ПЗУ,УВВ выполняет СБИС однокристаль-ной восьмиразрядной микро-ЭВМ КМ1816ВЕ48.

Эта микросхема выбрана исходя из требований к объему ПЗУ, ОЗУ, а также, что не мало важно, то что эта СБИС имеет перепрограмируемое  ПЗУ. Этот параметр имеет большое значение так как предполагается не большое количество изготовляемых приборов.

Десять разрядов кода с АЦП поступают на регистры и по заднему фронту строб-сигнала записываются и запоминаются до прихода следующего импульса. Код считывается в однокристальную ЭВМ в такой последовательности:

по приходу сигнала с микро-ЭВМ на чтение памяти считывается младшие восемь разрядов;

разряды 9 и 10 выставляются на шину по приходу сигналаТ1 вместе с сигналом чтения памяти.

На время чтения регистров выходы незадействованного регистра переводятся в Z-состояние.

Микро-ЭВМ производит операции запоминания предыдущего значения NK, вычисление разности Nk и Nk-1, суммирование разностей, вычисление корня суммы и дальнейшие вычисления по формуле 3.5.

Результат измерения появляется в виде 12 разрядного двоично-десятичного кода на выводах портов 1 и 2 микро-ЭВМ.

Этот код подается на дешифраторы КР555ИД18 предназначенные для преобразования двоичного кода в код для семисегментных индикаторов АЛС324Б.

 Надежность.

Расчет параметров надежности проводится для измерительного блока модуля измерения ОСШ, для которого в данном  дипломном проекте разработаны функциональная, принципиальная схемы с перечнем элементов.

 Анализ возможных отказов и состояний устройства.

Измерительный блок состоит из одной печатной платы,  установленных на ней комплектующих элементов и разъема. Плата размещается внутри негерметичного корпуса прибора. Эксплуатация прибора происходит в условиях заводской лаборатории или аппаратной телецентра при нормальных клима-тических условиях, соответствующих климатическому исполнения УХЛ 4 а.

Наиболее вероятными для данного устройства считаются элементные и эксплуатационные отказы, имеющие как внезапный, так и постепенный характер.

  Как следует из анализа функциональной и принципиальной схемы, рассматриваемый модуль может находиться в исправном, неисправном, работоспособном и неработоспособном состоянии. Тот факт, что модуль находится внутри жесткого металлического корпуса прибора значительно уменьшает вероятность его механического повреждения.

Измерительный блок не имеет резервирующих элементов.  Неисправность любого из элементов схемы ведет либо к отказу всего устройства в целом, либо к потере его частичной работоспособности, которая отождествляется с неработо-способным состоянием всего прибора.

Проведеный анализ состояний функциональных элементов измерительного модуля позволяет составить его надежностно - функциональную схему, представленную на рисунке.

Надежностно - функциональная схема измерительного модуля.

УЛСК - устройство линейного сравнанения и компенсации.

К - коммутатор.

Дифф.ус.- дифференциальный усилитель

АЦП - аналого-цифровой преообразователь.

.Интенсивность отказов и восстановлений  i-го элемента соответственно равны li и mi. Восстанавливает модуль одна ремонтная бригада; приоретет обслуживания прямой .

Большинство составных частей модуля может находиться в двух соостояниях - исправном и неисправном. Наиболее вероятной причиной отказа является обрыв монтажа ( дефект пайки ) и выход из строя микросхем. Обе эти причины приводят модуль измерения ОСШ в неработоспособное состояние.

Измерительный блок полностью собран на интегральных микросхемах. Необходимым условием работоспособного состояния счетчика является исправность всех входящих в него компонентов. Неисправность любой из микросхем измерительного блока приводит к прекращению выполняемых им функций, а, следовательно, к неисправному состоянию всего модуля.

АЦП выполнено на одной интегральной микросхеме. Особенностью устройства микросхемы является возможность ее частичного отказа, вызванного дефектом одной из ячеек сравнения. При этом неизбежно возникнет ситуация несоответствия показаний цифрового табло модуля измерения ОСШ с реальным значением ОСШ. Данная метрологическая характеристика  дожна однозначно соответствовать требованиям технического задания, следовательно, в данном случае весь прибор считается неработоспособным.

 Расчет показателей надежности по внезапным отказам.

Основными показателями надежности по внезапным отказам являются :

*         Рвн ( tзад ) - вероятность безотказной работы модуля                    за время t зад;

*         l å вн - интенсивность внезапных отказов модуля в целом;

*         Тов - средняя наработка на внезапный отказ.

Интенсивность внезапных отказов модуля, состоящего из комплектующих элементов и деталей, находим по формуле:

 , где

l i - интенсивность отказов i - го элемента;

N - количество однотипных элементов;

n - количество групп однотипных элементов.

Интенсивность отказов i - го элемента с учетом условий применения, определяется по формуле:

                         l i  = l io  А э i   , где

l о - табличное значение интенсивности отказов элемента ( детали );

А э i - комплексный поправочный  коэффициент, учиты-вающий вид комплектующих и влияние внешних факторов и условия эксплуатации.

Необходимые  коэффициенты рассчитываются по формулам:

коэффициент эксплуатации для микросхем, транзисторов и диодов

       А э = а1 х а2 х а4 х а5 ;

  коэффициент эксплуатации для резисторов:

                       А э = а1 х а2 х а4 х а6 х а7;

   коэффициент эксплуатации для конденсаторов:

                               А э = а1 х а2 х а4 ;

коэффициент эксплуатации для соединителей:

А э = а1 х а2 х а4 х m, где

m - число задействованных контактов;

а1 = в1 х в2  х в3  х в4 х в5 х в6 х в7

вi - коэффициенты условий внешних влияний. Согласно [ МУ 107 ] :

*         в 1 = 1 - влияние вибрации;

*         в 2 = 1 - влияние ударов;

*         в 3 = 1 - влияние влажности;

*         в 4 = 1 - влияние атмосферного давления;

*         в 5 = 1,2 - влияние климата;

*         в 6  = 3 - особенность назначения;

*         в7 = 10 - качество обслуживания.

*         а2 - электрическая нагрузка и температура:

  для микросхем в пластмассовом корпусе: а2 = 1;

 для транзисторов: а2 = 0,25;

  для постоянных резисторов: а2 = 0,35;              К н = 0,5

 коэффициент нагрузки

  для конденсаторов: а2 = 0,07;

  для соединителей: а2 = 0,09.

 а4 - соотношение отказов вида КЗ / обрыв:

  для микросхем: а4 = 0,8;

для транзисторов: а4 = 0,75;

  для постоянных резисторов: а4 = 0,9;

  для соединителей: а4 = 0,95.

*         а5 = 5 - для микросхем;

  а5 = 5 - для транзисторов;

  а5 = 3 - для диодов.

*         а6 = 0,5 - для постоянных резисторов.

 а7 = 1 - для переменных резисторов.

Расчеты по приведенным выше выражениям сведены в таблицу.

Наработка на отказ блока рассчитывается по формуле:

                                 1

                      Тбл = ----- =ч.

                                 lбл

Определяем вероятность безотказной работы в течении непрерывного времени работы, равного величине, указанной в техническом задании ( 1500 часов ), на основании формулы:

где,Ni - количество однотипных элементов;

l i - интенсивность отказов i - го элемента;

t - время безотказной работы.

Расчет надежности по постепенным отказам.

Постепенные отказы измерительного блока проявляются в нарушениях метрологических характеристик, возникающих прежде всего по случайным причинам. Причинами возникновения отклонений может являться воздействие внешних факторов ( теплота, влажность, механические воздействия, изменение напряжения питающей сети ) и внутренних факторов ( постепенное изменение параметров электрорадиоэлементов, конструктивные и технологические дефекты ).

Систематические причины возникновения отказов не столь вероятны по причине отсутствия в конструкции прибора сложных механических элементов, электровакуумных приборов, коммутаторв высокого напряжения.

Параметры надежности по постепенным отказам подчиняются нормальному закону распределения ( НЗР ). К данным параметрам относятся:

*         Рn ( t ) - вероятность безотказной работы изделия в течение заданного интервала времени tзад  ( по техническому заданию tзад = 1500 ч ).

*         Топ - время наработки на постепенный отказ;

*         Тср оп - среднее время наработки на постепенный отказ.

Для определения надежности по постепенным отказам измерительного блока выбираем мультипликативную погрешность определения отношения сигнал/шум , как параметр, определя-ющий состояние изделия. Изменение этого параметра описывается функциями М ( t ) и s ( t ), определяющими возможную реализацию точностных характеристик измерительного блока во времени. Функции М ( t )  и s ( t ) можно представить в виде:

М ( t ) = А х t ;

s ( t ), = sо + В х t, где

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10