交换机课程设计

1、高频小信号谐振放大器1 设计目的1. 了解lc串联谐振回路和并联谐振回路的选频原理和回路参数对回路特性的影响;2. 掌握高频单调谐放大器的构成和工作原理；3. 掌握高频单调谐放大器的等效电路、指标要求及分析设计；4. 掌握高频单调放大器的设计方案和测试方法。2. 设计方案论证2. 1技术指标已知：电源电压v-=+l2v,负载电阻位=1kq条件下要求：1）中心频率/o = 10mhz2）电压增益：35db；2.2论述高频小信号放大器是通信设备屮常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫 至数百兆赫。高频小信号放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，从 信号所含频谱来看，输入信号频谱

2、与放大后输出信号的频谱是和同的。高频小信号放大器的分类：按元器件分为：品体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器； 按频带分为：窄带放大器、宽带放大器。2. 3设计要求已知条件：电源电压v.c =+12v ,负载电阻位=1kq,高频三极管3dg6o主要技术指标：中心频率f（ = 0mhz ,电压增益a沌=35db（56倍），通频带2a/o = 4mhz o课程设计要求：要求有课程设计说明书，并制作出实际电路。实验仪器设备数量高频信号发生器1台数字存储示波器1把无感起子1把数字万用表1台12v直流稳压电源1台2. 4总体方案简述2. 4. 1基本要求高频小信号放大器的功用就是无失真的放大某一频

3、率范围内的信号。按其频带宽度 可以分为窄带和宽带放大器，而最常用的是窄带放大器，它是以各种选频电路作负载, 兼具阻抗变换和选频滤波功能。对高频小信号放大器的基本要求是：(1) 增益要高，即放犬倍数要大。(2) 频率选择性要好，即选择所需信号和抑制无用信号的能力要强，通常用q值来 表示，其频率特性曲线如图-1所示，带宽bw=f2-fl= 2af0.7,品质因数q=fo/2 af0. 7.(3) 工作稳定可靠，即要求放大器的性能尽可能地不受温度、电源电压等外界因 素变化的影响，内部噪声要小，特别是不产生自激，加入负反馈可以改善放大器的性能。(4) 阻抗匹配。2. 4.2电路基本原理图1所示电路为共

4、发射极接法的晶体管小信号调谐回路谐振放大器。它不 仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此，晶体管的集电极负载为lc并联 谐振回路。在高频情况下，晶体管木身的极间电容及连接导线的分布参数会影响放大器 的输出信号的频率或相位。晶体管的静态工作点由电阻rb1和rb2以及re决定，其计算 方法与低频单管放大器相同。图1共发射极接法的晶体管小信号调谐回路谐振放大器2. 5主要性能指标及测量方法表征高频小信号谐振放大器的主要性能指标有谐振频率/仁，谐振电压放大系数avo,放大器的通频带bw及选择性（通常用矩形系数kro. 1）,采用如图2所示电路可 以粗略测各项指标。输入信号由高频小信号发生器提

5、供，高频电压表v】，分别用于测量输入信号一与输出信号丫一的值。直流毫安表ma用于测量放大器的集电极电流'j的值，示波 器监测负载乩两端输出波形。谐振放大器的性能指标及测量方法如下。1 谐振频率放大器的谐振回路谐振时所对应的频率几称为谐振频率。几的表达式为：a= 2宣 a/lc?式中，l为谐振放人器电路的电感线圈的电感量；c'为谐路的总电容，c'的表 达式为：式中，c從为晶体管的输出电容；cic为晶体管的输入电容。谐振频率/i的测试步骤是，首先使高频信号发生器的输出频率为f。，输岀电压为 几毫伏；然后调谐集电极回路即改变电容c或电感l使回路谐振。lc并联谐振时，直 流毫安

6、表ma的指示为最小（当放大器工作在丙类状态时），电压表'j指示值达到最大, 且输出波形无明显失真。这时回路谐振频率就等于信号发生器的输出频率。|/l f© 7hi图 3-2-2由bw得表达式可知:w = f h- f l= 2a/o通频带越宽的电压放大倍数越小。要想得到一定宽度的通频带，同时又能提高放大 器的电压增益，由式可知，除了选用)鼻较大的晶体管外，还应尽量减少调谐回路的总 电容量。4.矩形系数3.3电路的设计与参数计算3. 3.1电路的确定电路形式如图3-3-1所示。3. 3. 2参数计算已知参数要求与晶体管3dj6参数。(3)确定输入耦合回路及高频滤波电容高频小信号

7、谐振放大器的输入耦合回路通常是指变压器耦合的谐振回路。由于输 入变压器tri原边谐振回路与放大器谐振回路的谐振频率相等，也可以直接采用电容耦 合，高频耦合电容一般选择瓷片电容。第4章电路的仿真与调试4. 1电路的仿真利用multisim绘制出如图4亠1所示的仿真实验电路图41 -1仿真电路(2)按图设置各元件的参数，打开仿真开关，从示波器上两个通道观察输出波形以及与输入信号的关系。如4-1-2图所示。钮示波器-xsc1电t118t2-t172.523 us19.861 mv72.627 us19.866 mv103.604 ns5.258 uv通道1.015 v1.015 v268.668 u

8、v庚向ext. trigger图4-2-2输出波形在无信号输入，仅有直流激励的情况下用电流表测量三极管发射极极电流，测得/盹约 为 1ma。接入信号发生器，观察示波器输入输出波形，按照设计要求调节中周。利用仪器测得 各指标如下：fo=lomhzav0=34db仿真数据分析：在误差允许范围里，仿真测量所得数据与理论值相等。4. 2电路的安装与测试将上述设计的元器件参数值按照图2-1所示电路进行安装。先调整放大器的静态工 作点，然后再调谐振回路使其谐振。调整静态工作点的方法是，不加输入信号(vi二0),将c1的左端接地，将谐振回路 的电容c开路，这时用万用表测量电阻re两端的电压，调整电阻rbl使

9、 veq=l. 5v(te=lma) o记下此吋电路的rbl值及静态工作点vbq、vceq> veq>及ieq。调谐振回路使其谐振的方法是,按照图51所示的测试电路接入高频电压表v 1、v2, 直流毫安表ma及示波器。再将信号发生器的输出频率置于fi=10mhz,输岀电压 vi=5mvo为避免谐振回路失谐引起的高反向电压损坏品体管，可先将电源电压+vcc降低，如使+vcc=+6v。调输出耦合变压器的磁芯使回路谐振，即电压表v2的指示值达到 最大，毫安表ma为最小且输出波形无明显失真。回路处于谐振状态后，再将电源电压 恢复至+12v。实验数据：f0=9.7mhza vo=28db数据

10、分析：在误差允许范围内，屮心频率的理论值与实际值一致，在放大器处于谐振状态 下，电压放人倍数avo放大倍数与理论值有一定的差距，导致误差的原因有如下几点： i）实物的实际值与理论值有一定的差距。如电阻电容的理论值与标称值不一致， 并且电阻电容的标称值也有一定的误差。：）由于分布参数的影响，晶体管手册中给岀的分布参数一般都是在测试条件一定的情 况下测得的。且分布参数还与静态工作电流及电流放大系数有关。放大器的 各项技 术指标满足设计要求后的元器件参数值与设计计算值有一定的偏离。）性能指标参数的测量方法存在一定的误差。如在调谐过程中，我们通过直接观察波形 的输出值的大小来确定电路是否调谐。这样调谐

11、频率的测量值存在误差的同时，放大倍 数的测量值也会产生误差。）实验仪器设备的老化等也会导致电路调试过程中出现一定的误差。）由于工作频率较高，高频小信号放大器容易受到外界各种信号的干扰，特别是射频干 扰。通常采取的措施是把放大器装入金屈屏蔽盒内（屏蔽盒与地线应接触良好）。但电 路调试环境条件有限。第五章心得与体会5. 1心得与体会本次课程设计的完成，收获颇多，首先，巩固和加深了对电子线路基本知识的理解, 提高了综合运用所学知识的能力。其次，通过与实际电路方案的分析比较，设计计算， 元件选取，安装调试等环节，让我们学会初步掌握了简单实用电路的分析方法和工程设 计方法。最重要的是增强了动手能力和根据

12、自己所学需要查阅资料的能力，以及自己分 析和解决问题的能力。从电路的设计到文档的处理以及电路板的制作，我们小组成员们 紧密合作让我感受到了团结的力量。在这次课程设计过程中最深刻的感触是光有理论知识是远远不够的，还必须懂一些 实践中的知识，比如，元器件的参数在设置时尽量选择与标称值相等或相近的（如电阻 和电容值的选择）；元器件的等效替换（实际电路板上，我们使用中周代替变压器调谐）; 电路板的调试。实践中，我们应将课堂所学与实验课结合起来，锻炼自己的理论联系实 际的能力和实际动手能力。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检 验真理的唯一标准。总而言z,课程设计在我们努力下基本达到了预

13、期目的，所制的产品在功能上基 本达到了设计要求，而且在工艺上也已经尽可能的做到了经济，美观。在制作屮遇到 的一些问题，虽然尽大家的能力解决了一些，但还是存在一些缺陷，望老师及读者谅 解。参考文献1 谢自美.电子线路设计实验测试（第三版）.华中科技大学2006.2 曹才开，姚屏，曾屹，周细风.高频电子线路原理与实践.中南大学20101 课程设计的目的1. 通过设计，掌握程控交换系统的硬件电路组成与作用。2. 熟悉系统运行软件和系统管理软件在交换过程中的主要作用。3. 通过学习系统实验的联调方法，进一步加强对程控交换机组成的理解。2.设计原理及功能呼叫处理程序负责呼叫的建立、监督、撤消及呼叫处理过

14、程中的一些其他处理，呼 叫处理程序是最能体现交换机的软件，在呼叫处理过程中，交换软件的两个基本特点（实 时性和并发性）都有所体现，呼叫处理程序在整个交换机运行软件中所占的比例并不多, 但其运行十分频繁，占用处理机的时间最多。呼叫处理程序用于控制呼叫的建立和释放。呼叫处理程序包括用户扫描、信令扫描、 数字分析、路由选择、通路选择、输出驱动等功能块。交换系统单位时间里的通信处理次数，是表征交换机的通信处理能力的专业衡量参 数。呼叫处理过程：整个呼叫处理过程无非是三个步骤的循环执行，即输入处理输入处理 分析处理内部处理 任务执行和输出处理输出处理输入处理：数据采集，识别接收外部输入的处理请求和其他相

15、关信号。分析处理：内部数据处理部分数据输入信号和现状态，进行分析、判别，给出分析 结果。任务执行和输出处理:输出命令部分据分析结果发布一系列控制命令，执行内 部某任务或控制相关硬件。进程级图1呼叫处理程序的基本机构3. 主要内容局内正常通话的呼叫流程：(1) 用户呼出阶段交换机必须能随时发现用户摘机呼叫，发现用户呼叫时，交换机将用户线接到收号 器，并向用户送拨号音。(2) 数字接收与分析阶段此阶段是呼叫处理任务的最繁重的一个阶段，交换机按一定周期接收用户所拨号 码，如果用户使用的是号盘话机，则每次读的一个脉冲，数字扫描程序负责把所接收到 的脉冲装配成数字，如果使用双音多频话机，一次扫描可得一个

16、数字。呼叫处理程序把所接收到的数字储存起来，当收到的数字个数达到一定的位数时进行数 字分析。数字分析分为两个阶段，第一个阶段成为前缀分析，通常在收到2-3位吋进行, 已确定被叫用户是本局呼叫还是出局呼叫。如果是本局用户，则确定尚需接收的数字个 数。数字分析的第二个阶段是数字翻译，当被叫是本局用户时在收齐被叫号码后将电话 号码翻译成被叫用户的设备码。(3) 通话建立阶段将被叫用户置忙以防其他用户占用。然后在交换网络寻找一条能连接主、被叫的空 闲通路，将找到的通路置忙，接着向主叫送回铃声，向被叫用户振铃。(4) 通话阶段在扫描程序检测到被叫摘机后，呼叫处理程序立即切断铃流和回铃音，然后按照预 先选

17、定的通路将主、被叫接通，并启动计费，进入通话阶段，进入通话阶段后，呼叫处 理程序只需按一定周期检测主、被叫是否挂机。（5）呼叫撤消阶段如果发现主叫或被叫挂机，呼叫处理进入撤消阶段，在此阶段，向尚未挂机的用户 送忙音，在主、被叫全挂机后将本次呼叫占用的全部资源归还给本系统，本次呼叫处理 即告结束。4. 呼叫处理程序的层次结构呼叫处理程序由处于3个不同层次的软件模块组成，每个模块完成一定的功能，高 层软件由低层提供支持。第一个层次是设备控制程序（硬件接口程序），它们是终端硬件设备与信令程序、呼叫 控制程序之间的接口软件、其主要功能是定期搜集电路的状态信息，并以事件形成报告 给信令，用一驱动硬件电路

18、动作、硬件接口程序一般都具有较高的实时性要求，特别是 识别外部状态变化的各种扫描程序等，这些程序一般都是时钟级程序，由操作级系统按 照一定周期调度执行，以便及吋发现外部设备的状态变化。便件接口程序在运行过程中 发现外部设备状态变化时一般并不进行处理，而是将其送入相应的事件（消息）队列， 等待信令处理程序处理。处于第二个层次的软件主要是信令的处理程序，信令处理程序的主要功能是将外部 状态变化译成相应的电路信令。信令处理软件是由事件驱动的。它接收硬件接口程序送 来的事件报告，将其译成标准的电话消息、报告给呼岀控制程叫控制程序，并根据呼叫 控制程序发来的命令控制信令的传送。典型的信令处理程序有用户线

19、信令处理程序、出 中继线路信令处理程序、入中继线路信令处理程序、多频互控计发器的信号接收（发送） 程序等。处于第二个层次的软件述有电话资源管理程序、计费程序等、电话资源管理程 序的功能主要是负责管理中继线、收号器、发号器等公司设备的忙闲状态，数字交换网 络中各通路的忙闲状态等。计费程序提供有关呼叫和各种业务的计费功能、完成市话帐 单、长话帐单等的记录。5. 用户扫描工作原理扫描周期一般定为100ms或200ms,主要取决于处理机的运行速度和交换机的质量 指标用户平均等待时长。scn这次扫描结果，表示用户线当前状态：1断，0闭；ll 前次扫描结果，表示用户线200ms前的状态，即为上次用户扫描时

20、的scn 值。用户摘机时：scn = 0,用户线闭合；ll = 1,用户线断开；摘机识别公式:用户挂机时：scn二1,用户线断开；ll二0,用户线闭合；挂机识别公式：。简单判别方法：前次扫描结果1±为“1”（断），这次扫描结果scn为“0”（续）， 状态从“1”变为“0” ,即为用户摘机；前次扫描结果ll为“0”（续），这次扫描结果scn为“1”（断），状态从“0”变为“1” ,即为用户挂机。这次扫描结果scn由下次读入刷新，前次扫描结果ll应由scn改写。实际上，用户扫描不是只对一个用户进 行的，而是对一群用户进行的（一般等于计算机的字长），这样可以增加处理速度，提高 效率。程控交

21、换机中的用户扫描程序和收号程序均采用了群处理的方法。图2扫描程序流程图6. 用户摘、挂机测试原理处理机218图3用户摘、挂机检测硬件电路连接示意图shk用户组的地址为0x260 （不同型号设备的地址略有差异，可进入教学实验系统 查阅）。执行自编用户摘、挂机识别初级程序后，程序每隔200ms对用户组扫描一次。 该程序应具备以下功能：运行程序后，当用户对话机做摘、挂机操作时，屏幕上能正确显示出摘、挂机电话 的号码。摘机算法：scn alm = xxxxxxxx由于上而的算法采用了群处理，所以要用“寻1”操作找出摘机用户号码。“寻1” 操作可采用移位实现或采用教材p143程序实例中的数组subs_b

22、it比较的方法。 挂机算法：scn /lm = x x x x x x x x挂机的算法同样也采用了群处理，也要用“寻1”操作找出挂机用户号码。此外，每隔200ms对用户组扫描一次，在编程中可考虑用delayo函数实现。设用户在 挂机状态时扫描输出为“0”，用户在摘机状态时扫描输岀为“1”，摘挂机扫描程序的 执行周期为200ms,那么摘机识别，就是在200ms的周期性扫描中找到从“0”到“1” 的变化点，挂机识别就是在200ms的周期性扫描中找到从“1”到“0”的变化点，该原 理的示意图如下所示：用户线扫描200ms扫描 本次扫描结果 前次扫描结果 本次a前次本次八前次0 0 00 0 0 0

23、 00 0 00 0° ° ° ° ° °摘机识别图4扫描原理图本实验中，把前200ms的线路状态保存以备这次可以读取，同时读出这次的线路状 态，把前200ms的线路状态取反与这次的线路状态相与，如果为1,就说明检测到摘机 消息了。同理，我们把这次的线路状态取反再与前200ms的线路状态相与，如果为1就 说明检测到挂机消息了，然后把摘挂机信号作为事件放入摘挂机队列中。函数功能为： 检测到摘、挂机事件，并把该事件放入到摘挂机事件队列中。函数原型：void scanfor200(int linestate200linemax, intli

24、nestate linemax, uponnode * headl, uponnode* endl)；其中 linemax 为线路总数， 是定义在，zbconsta.nt. h"中的一个宏，1 incstatc200linemax为已保存的200ms前线路 状态,linestate linemax为当前的线路状态,headl,endl为摘挂机队列的首尾指针, 该队列已经在主程序中进行了初始化。所要做的就是把检测到的摘挂机事件以摘挂机队 列节点的形式插入到摘挂机事件队列中。7. 程序的执行管理程序的执行管理是按照计划去依次执行各种程序，以满足不同程序的实时性要求。 程序执行管理就类似通

25、用计算机的操作系统，用于管理计算机的资源和控制程序的执 行。程序执行管理的内容包括程序处理的方法、程序的执行级别、程序的启动控制、吋 间表和队列等内容。交换系统的呼叫处理有两个特点，一是实时性，要求处理机响应快，处理及时；另 一是并发性，即同时可能有多个呼叫要求处理。(1) 实时处理 定义：实时处理就是一有要求就立即处理。 方法定期扫描一一对周期级程序(用户的摘挂机、拨号等状态)进行定期扫描；多级中断一一优先处理实时性强的程序；队列一一按先进先出的原则处理基本级程序。(2) 多重处理 定义：处理机在同一时间里分时“同时”处理多项任务就称为多重处理。 方法分类优先处理一一按优先顺序依次处理；并行

26、处理一一同时运行多项程序；群处理一一多重并行处理，如用户扫描、拨号脉冲扫描都釆用群处理；多机处理一一多个处理机分散控制，如用户处理机、呼叫处理机、中央处理机。 工作原理多重处理的工作原理主要是利用处理机的工作速度(以微秒计)远远高于外设的工 作速度(以毫秒计)，使处理机在完成一项任务的内部处理工作后向外设发出执行命令的 同时，利用时钟中断的技术来执行其它呼叫的内部处理任务，而不去等待外设硬件的动 作。程序的执行级别为了进行实时处理和多重处理，需要根据程序的执行级别来按排处 理机的工作顺序，因为多项处理要求可能会同时发牛。程序的执行级别一般分为三级： 故障级，周期级和基本级，在每个级中又可再分为

27、若干级。(1) 故障级故障级对实吋性要求最高，对时间要求很严，一有中断，立即响应。交换机一发生 故障，立即进行故障处理，这是最高级别的程序。故障级乂分为高、中、低三级。fi1故障级高级，紧急处理程序，如电源屮断；fm故障级中级，如中央处理机故障；fl故障级低级，如话路系统、输入输出系统故障。故障级程序由故障级中断启动。(2) 周期级周期级也称时钟级，实时性要求较高，为定时程序，每隔一定时间由时钟计数器向 cpu发出中断请求，故称为时钟中断。周期级程序又分高、低两级。h时钟级高级，如拨号脉冲扫描(8ms)；l时钟级低级，用户扫描、位间隔扫描(96ms) o周期级程序主要完成呼叫处理过程中的输入处

28、理，周期性地进行扫描，完成摘机、 应答、挂机、脉冲识别和位间隔识别，并将扫描到的事件插入相应的对列，以备基本级 处理。周期级程序采用时间表启动。(3) 基本级基本级对时间无严格要求，按队列执行。基本级按任务轻重缓急程度分为1、2、3 级。bq1基本级高级，输出信息编制；bq2基本级中级，监视主叫呼出，输入信号分析；bq3一一基本级低级，打字机输入处理。基本级软件是呼叫处理中的重要部分，完成呼叫处理过程中的分析处理，内部任务 执行以及命令输出。所有的输入程序都属于周期级程序，而分析执行程序则属于基本级程序，输出程序也属 于周期级程序，因为输出程序每隔16ms才被启动一次。基本级程序中有周期性的程序用时间表启动，无周期性的程