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 полосно-заграждающего фильтра Баттерворта
на основе источника напряжения, управляемого напряжением»
1. По заданным преподавателем значениям следующих параметров:
k – коэффициент усиления на центральной частоте АЧХ фильтра
f0 – центральная частота АЧХ фильтра
α1 – неравномерность в полосе пропускания
α2 – неравномерность в полосе задержания
Δf – ширина полосы пропускания
TωU – максимально допустимая ширина верхней переходной области АЧХ
рассчитать порядок ФНЧ-прототипа фильтра Баттерворта. Порядок ФНЧ прототипа (n) должен быть целым числом. Необходимый порядок Nнеобх ФНЧ прототипа выбирается из условия:
Nнеобх = [n+kЗ],
где: n – рассчитанный порядок фильтра;
kЗ = 0,15 – коэффициент запаса;
[ ] – обозначает ближайшее целое в сторону увеличения.
Каждому звену ФНЧ прототипа 1-го порядка соответствует звено ПЗФ 2-го, а каждому звену ФНЧ прототипа 2-го порядка соответствует два каскадно соединенных звена ПЗФ 2-го порядка. Образец расчета приведен в файле ПЗФ с ИНУН. mcd.
2. Рассчитать параметры каждого звена фильтра Баттерворта. Порядок расчета фильтра Баттерворта приведен – в файле ПЗФ.doc, коэффициенты ФНЧ прототипа фильтра Баттерворта – в файле coefficients.doc. Расчёт параметров осуществляется с помощью программы MathCad (образец расчета см. в файле ПЗФ с ИНУН. mcd).
3. Выбрать ближайшие к расчётным номинальные значения рассчитанных в п.1 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 ПЗФ с ИНУН. 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 ПЗФ с ИНУН. CIR. Сделать выводы по результатам анализа спроектированного фильтра в частотной области.
Коэффициент усиления ПЗФ на постоянном токе k определяется по ЛАЧХ на частоте (0..1) Гц, погрешность по заданному коэффициенту усиления не должна превышать 5%.
Центральная частота f0 определяется по минимальному значению ЛАЧХ, погрешность по заданной центральной частоте не должна превышать 5%.
Нижняя и верхняя частоты среза, определяемые по уровню –α1 дБ относительно коэффициента k (по ЛАЧХ), а ширина полосы задерживания по уровню –α2 дБ относительно коэффициента k (по ЛАЧХ). Ширина полосы задерживания должна быть меньше или равна заданной.
Ширина верхней переходной области Тωu должна быть меньше или равной заданной, а ширина нижней переходной области Тωl должна быть меньше верхней.
Образец определения погрешностей приведен в файле ПЗФ с ИНУН. mcd.
7. Произвести анализ переходного процесса при отклике фильтра на единичный скачок входного напряжения. (Transient-анализ). Образец анализа приведен в файле ПЗФ с ИНУН. CIR.
В результате анализа необходимо определить коэффициент усиления ПЗФ 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 ПЗФ с ИНУН. mcd.
8. Оценить требования по температурной стабильности пассивных элементов схемы П3Ф, 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 ПЗФ с ИНУН. mcd.