Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Порядок выполнения лабораторной работы.
«Проектирование фильтра нижних частот Чебышева
с заданной шириной переходной области
на основе операционного усилителя с многопетлевой обратной связью»
1. По заданным преподавателем значениям следующих параметров:
k – коэффициент усиления фильтра;
fс – частота среза АЧХ;
α1 – максимально допустимое затухание АЧХ в полосе пропускания;
α2 – минимально допустимое затухание АЧХ в полосе задерживания;
Тω – максимально допустимая ширина переходной области АЧХ
рассчитать порядок фильтра Чебышева. Порядок фильтра n должен быть целым числом. Необходимый порядок фильтра Nнеобх выбирается из условия:
Nнеобх = [n+kЗ],
где: n – рассчитанный порядок фильтра;
kЗ = 0,15 – коэффициент запаса;
[ ] – обозначает ближайшее целое в сторону увеличения.
Образец расчета приведен в файле ФНЧ с зад Тw. mcd.
2. Рассчитать параметры каждого звена фильтра Чебышева, учитывая соответствующие безразмерные коэффициенты (B, C) для каждого звена, определяющие форму АЧХ и ФЧХ фильтра. Порядок расчета фильтра (звена) Чебышева 2-го порядка приведен в методических указаниях № 2235 (электронная версия – файл 2235.doc), порядок расчета звена первого порядка – в файле Perv.doc, коэффициенты фильтра Чебышева – в файле coefficients.doc. Расчёт параметров осуществляется с помощью программы MathCad (образец расчета см. в файле ФНЧ с зад Тw. mcd).
3. Выбрать ближайшие к расчётным номинальные значения рассчитанных в п.2 элементов фильтра. При выборе пользоваться стандартными рядами компонентов (см. файл ряды.txt). В библиотеке компонентов MicroCAP 7 задать модели элементов с требуемыми параметрами – допускаемыми ТКС (ТКЕ) и отклонениями сопротивления (емкости) от номинального. Образец задания модели резистора и конденсатора см. в файле сomponent.doc.
4. С учётом требований к операционным усилителям (ОУ) выбрать конкретные типы ОУ из библиотеки компонентов Micro-CAP 7.0
5. Смоделировать схему фильтра в системе Micro-Cap 7.0 (образец см. в файле ФНЧ с зад Тw. CIR).
6. Произвести анализ схемы в частотной области (в режиме АС-анализа) – построить ЛАЧХ, ЛФЧХ и частотную характеристику группового времени замедления фильтра τ(ω). Образец анализа приведен в файле ФНЧ с зад Тw. CIR. Сделать выводы по результатам анализа спроектированного фильтра в частотной области.
Коэффициент усиления ФНЧ на постоянном токе k определяется по ЛАЧХ на частоте 0...1 Гц, погрешность по заданному коэффициенту усиления не должна превышать 5%.
Частота среза для ФНЧ Чебышева четного порядка определяется по уровню 0 дБ относительно коэффициента k (по ЛАЧХ), для нечетного порядка по уровню –α1 дБ относительно коэффициента k (по ЛАЧХ). Погрешность по частоте среза не должна превышать 5%.
Ширина переходной области Тω должна быть меньше или равной заданной.
Образец определения погрешностей приведен в файле ФНЧ с зад Тw. mcd.
7. Произвести анализ переходного процесса при отклике фильтра на единичный скачок входного напряжения. (Transient-анализ). Образец анализа приведен в файле ФНЧ с зад Тw. CIR.
В результате анализа необходимо определить коэффициент усиления ФНЧ на постоянном токе в линейном режиме ОУ. Погрешность не должна превышать 5%.
Также в результате анализа необходимо убедиться, что на выходе активного фильтра отсутствует смещение выходного сигнала, обусловленное паразитными параметрами ОУ: напряжением смещения UСМ и разностью входных токов ΔiВХ. Смещение выходного сигнала на постоянном токе не должно превышать 10 мВ. Для компенсации указанных погрешностей предусматривается симметрирование ОУ (компенсация погрешности, связанной с ΔiВХ) или выбор ОУ, имеющего малые UСМ и ΔiВХ.
Образец определения погрешностей приведен в файле ФНЧ с зад Тw. mcd.
8. Оценить требования по температурной стабильности пассивных элементов схемы ФНЧ, если фильтр работает в диапазоне температур (0…60)°С.
Для этого провести анализ изменения коэффициента усиления по постоянному току при температурах анализа 0°С и 60°С (в меню AC Analysys Limits, в поле Temperature выбрать режим «List» и через запятую задать температуры, при которых будет проводиться анализ схем: 0, 27, 60). Сделать выводы о влиянии температурной стабильности элементов на изменения коэффициента усиления по постоянному току фильтра. Дополнительная погрешность от влияния температуры не должна превышать 1% на каждые 10°С.
Образец определения погрешностей приведен в файле ФНЧ с зад Тw. mcd.