Исследование шумов выходного напряжения аналогового генератора «ГС-50»

Исследование шумов выходного напряжения аналогового генератора. Компьютерное моделирование шумовых характеристик генератора “ГС-50” в программе Multisim. Сравнение компьютерное моделирования и экспериментального исследования.

С.

Введение 15
1 Генераторы сигналов и их основные метрологические характеристики 17
1.1 Генераторы сигналов 17
1.2 Типы источников синусоидального напряжения 18
1.3 RC – генераторы 18
1.4 LC – генераторы 21
1.5 Основные метрологические характеристики генераторов сигналов 22
2 Генератор «ГС-50» и его основные метрологические характеристики 25
2.1 Генератор «ГС-50» 25
2.2 Нелинейные искажения и шумы выходных напряжений
генератора ГС-50 27
2.3 Метрологические характеристики генератора «ГС-50» 28
3 Шумы в электрических элементах 30
3.1 Шумы резисторов 30
3.2 Шум транзисторного каскада 32
3.3 Шум операционного усилителя 35
4 Моделирование шумов 37
4.1 Моделирование шумов резистора 37
4.2 Моделирование шумов транзистора 39
4.3 Моделирование шумов операционного усилителя 42
4.4 Выходное напряжение и шумы его амплитуды 46
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 50
5.1 Оценка коммерческого потенциала, перспективности и альтернатив
проведения НИ с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 50
5.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 50
5.1.2 SWOT – анализ 50
5.2 Планирование научно-исследовательских работ 51
5.2.1Структура работ в рамках научного исследования 51
5.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ 52
5.3 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 57
5.3.1 Расчет материальных затрат НТИ 57
5.3.2 Расчет заработной платы 58
5.3.3 Расчет затрат на социальный налог 59
5.3.4 Расчет затрат на электроэнергию 59
5.3.5 Накладные расходы 60
5.3.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 61
5.4 Оценка экономической эффективности проекта 62
5.5 Оценка научно-технического уровня НИР 62
5.6 Выводы по разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение» 64
6 Социальная ответственность 65
6.1 Производственная безопасность 66
6.1.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект
исследования 66
6.1.2 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть в
учебной аудитории при проведении исследований 67
6.1.3 Анализ вредных факторов 68
6.1.4 Анализ опасных факторов 74
6.2 Экологическая безопасность 75
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 76
6.3.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследования 76
6.3.2 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть в аудитории при
проведении исследований 76
6.3.3 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения пожара 77
6.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 78
6.4.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства 78
6.4.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 79
6.5 Выводы по разделу «Социальная ответственность» 80
Заключение 82
Список использованных источников 84
Приложение А 86
Результаты измерений нестабильности амплитуды выходного напряжения 86
Приложение Б Signal generators and their main metrological characteristics 88

В результате работы была освоена и применена программа
для моделирования NI Multisim. Для моделирования шумов была запущена
собранная модель генератора «ГС – 50» в программе Multisim. С помощью
данной модели получили результаты измерений выходного напряжения
и шумов его амплитуды. Определили закон распределения и построили график
плотности вероятности. Выбрали подходящий критерий согласия и произвели
расчет.
После изучения выходного напряжения и шумов его амплитуды,
построили моделирование отдельных элементов генератора, таких как:
резисторы, транзисторы и операционные усилители.
Из полученного моделирования шумов резисторов, сделали вывод,
что данные резисторы С2-23 и С2-29 были выбраны с целью исследования
зависимости напряжения шума от технологии производства.
Так как технология производства данных резисторов различна, то и шумят
данные резисторы по-разному.
Из моделирования шумов транзистора, сделали вывод:
что первоначальная схема для шумов транзистора, не имеет как токовых шумов
данных элементов. График выходного напряжения получается за счет
дифференциальных уравнений. Т.е. шумы транзисторов, вызваны шумами
метода интегрирования этих дифференциальных уравнений.
Так как в программе Multisim разработчики не предусмотрели шумы
транзистора, поэтому исследовали шумы выходного напряжения,
за счет резисторов.
Из полученного моделирования операционного усилителя, делается
вывод о том, что операционные усилители, как и транзисторы, не шумят
в программе Multisim. Поэтому исследование также проводилось только за счет
шумов выходного напряжения резисторов. Моделирование проводилось
при разном номинале резистора R3, с целью наблюдения результатов
напряжения шумов при различных номиналах резистора.
Недостатком данных моделирований шумов транзистора
и операционного усилителя является то, что не все элементы в программе
Multisim имеют шумы. Дальнейшее предложение по данным моделированиям
заключается в том, чтобы разработать эти модели шумов транзистора
и операционного усилителя в программе Multisim.

1 Генерация и генераторы сигналов / В.П. Дьяконов. – М. : ДМК Пресс, 2009. –
384 с., ил.
2 Рыбин Ю.К. Электронные устройства: Учебное пособие. – Томск: Изд-во
«Печатная мануфактура», 2003. – 264 с.
3 ГОСТ 8.314-78 ГСИ. Генераторы низкочастотные измерительные. Вавилов
А.А., Солодовников А.И., Шнайдер В.В. Низкочастотные измерительные
генераторы. Энергоатомиздат, 1985.
4 Устройство и методика формирования тестовых акустических сигналов
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http:// dlib.rsl.ru/01006548189,
свободный. – Загл. с экрана.
5 Усилители высокой чувствительности [Электронный ресурс]. – Режим
доступа:http://www.mpei.ru/Structure/Universe/ire/radiotechnical/structure/fprs/stud
entsLib/Курс_САЭУ_раздел7.pdf, свободный. – Загл. с экрана.
6 ГОСТ 8.736-2011 ГСИ. Измерения прямые многократные. Методы обработки
результатов измерений. Основные положения [Электронный ресурс]. – Режим
доступа: http://www.internet-law.ru/gosts/gost/52042, свободный. – Загл. с экрана.
7 ГОСТ Р ИСО 26000-2012. Руководство по социальной ответственности. – М.:
Стандартинформ, 2012. – 61 с.
8 ISO 26000 //ru.wikipedia.org Википедия. Свободная энциклопедия. URL:
https://ru.wikipedia.org/wiki/ISO_26000 – Загл. с экрана.
9 Санитарные правила и нормы: СанПиН 2.2.4.548-96 Гигиенические
требования к микроклимату производственных помещений. – М.: Минздрав
России, 1997. – 20 с.
10 ГОСТ 12.0.003-2015 Система стандартов по безопасности труда. Опасные и
вредные производственные факторы. Классификация. – М.: Стандартинформ,
2016. – 16 с.
11 Свод правил: СП 52.13330.2016 Естественное и искусственное освещение. –
М.: Минстрой России, 2016. – 108 с.
12 Санитарные правила и нормы: СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 Гигиенические
требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению
жилых и общественных зданий. – М.: Минздрав России, 2003. – 24 с.
13 Санитарные правила и нормы: СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 Гигиенические
требованиякперсональнымэлектронно-вычислительныммашинами
организации работы. – М.: Госкомсанэпиднадзор, 2003.
14ГОСТ12.1.030-81Системастандартовбезопасноститруда.
Электробезопасность.Защитноезаземление,зануление.–М.:ИПК
Издательство стандартов, 1981. – 10 с.
15 Правила устройства электроустановок: ПЭУ 7. Издание 7. – М.:
Госэнергонадзором Минэнерго России, 2003.
16 Санитарные правила и нормы: СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 Санитарно-
защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных
объектов. – М.: Госкомсанэпиднадзор, 2003.
17 ГОСТ Р 12.1.019-2009 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и
номенклатура видов защиты. – М.: Стандартинформ, 2010. – 27 с.
18 Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 123 – ФЗ
«Техническийрегламентотребованияхпожарнойбезопасности»(с
изменениямиот29июля2017)[Электронныйресурс]–URL:-
http://docs.cntd.ru/document/902111644/ – Загл. с экрана.
19 ГОСТ 12.2.032-78 ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие
эргономические требования. – М.: Издательство стандартов, 1986. – 9 с.