Автоматизированный расчёт активного фильтра
Содержание
1.Цели и задачи расчётно-графического задания
2.Практическая часть
3.Вывод
1 Цели и задачи расчётно-графического задания
Цель выполнения задания – освоение методов и средств автоматизации проектирования аналоговых электронных устройств на примере активных фильтров.
2 Практическая часть.
2.1 Исходные данные.
Построим и рассчитаем схему активного частотно избирательного фильтра, требования к АЧХ которого заданы графиком допуска.
График допуска полосового фильтра.
Требования к АЧХ:
Fз = 1000 Гц
Fп = 2000 Гц
H0 = 0 дБ
ΔH =0,5 дБ
Hз = -50 дБ
где
Fп – граничная частота полосы пропускания
Fз – граничная частота полосы задерживания
ΔH – неравномерности АЧХ в полосе пропускания
Hз – полоса задерживания
2.2Аппроксимация АЧХ.
С помощью программы APPR при использовании чебышевской аппроксимации рассчитываем следующие параметры передаточной функции:
Q W W*W
6.51286E+00 1.24242E+04 1.54360E+08
1,81038E+00 1.63599E+04 2.67646E+08
6,83640E - 01 3.17150E+04 1.00584E+08
6,83640E - 01 3.17150E+04 1.00584E +08
1,81038Е+00 1.63599Е+04 2.67646E +08
6.51286Е+00 1.24242Е+04 1.54360E +08
С помощью программы Orcad определяем передаточную функцию фильтра в области комплексной частоты p в виде произведения сомножителей:
где n - порядок фильтра;
wi – частота пары комплексно-сопряженных полюсов;
Qi – добротность пары комплексно-сопряженных полюсов.
H0i = 1
2.3 Формирование и расчёт схемы
Каждому сомножителю передаточной функции фильтра можно поставить в соответсвие звено – схему фильтра первого порядка.
Параметры элементов звеньев рассчитываем по инженерным методикам с использованием шаблона расчёта из файлов BP2MQ1.txt и BP2LQ1.txt
Результаты расчета звеньев приведены в таблице 1.
Таблица 1.
|
i |
1 |
2 |
3 |
|
подсхема |
BP2LQ1.sch |
BP2LQ1.sch |
BP2MQ1.sch |
|
элементы |
Значения параметров |
||
|
С1, Ф С2, Ф C3, Ф C, Ф R1, Oм R2, Ом R3, Ом R4, Ом |
10E-9 0 10E-9 10E-9 2 306,098 4 311,1464 |
10E-9 0 10E-9 10E-9 1 688,183 22 131,9179 |
10E-9 2,87E-9 10E-9 1,287E-8 2 800,1821 17 976,2168 10 000 2 875,0119 |
Рисунок 1. Схема фильтра
Выполняем редактирование профиля моделирования командой PSpice>Edit Simulation Profile , на закладке Analysis:
- установить вид анализа (Analysis type) – Sweep/Noise
- для опции Primary Sweep задать Sweep Variable Voltage source Name: V1,
задать закон изменения Sweep type: Linear и пределы изменения (Start Value = 100, End Value =6000, Increment = 100).
Закрываем окно редактирования нажатием кнопки OK. Выполняем моделирование командой PSpice>Run.
Выводим на экран график АЧХ, для этого командой Trace>Add Trace открываем окно Add Trace и в окне Trace Expression задаем значение DB(V(LAPLACE3:OUT)), подтвердить выбор нажатием клавиши ОК. Зарисоваем график:
Рисунок 2. График АЧХ
Удаляем график командой Trace>Delete All Traces.
Выполняем редактирование профиля моделирования командой PSpice>Edit Simulation Profile , на закладке Analysis:
- установить вид анализа (Analysis type) – Sweep/Noise
- для опции Primary Sweep задать Sweep Variable Voltage source Name: V1,
задать закон изменения Sweep type: Linear и пределы изменения (Start Value = 300, End Value =27000, Increment = 100).
Закрываем окно редактирования нажатием кнопки OK. Выполняем моделирование командой PSpice>Run.
Выводим на экран график АЧХ, для этого командой Trace>Add Trace открываем окно Add Trace и в окне Trace Expression задаем значение DB(V(LAPLACE3:OUT)), подтвердить выбор нажатием клавиши ОК. Зарисоваем график:
Рисунок 3. График АЧХ в полосе пропускания
Удаляем график командой Trace>Delete All Traces.
Выполняем редактирование профиля моделирования командой PSpice>Edit Simulation Profile , на закладке Analysis:
- установить вид анализа (Analysis type) – Sweep/Noise
- для опции Primary Sweep задать Sweep Variable Voltage source Name: V1,
задать закон изменения Sweep type: Linear и пределы изменения (Start Value = 100, End Value =6000, Increment = 100).
Закрываем окно редактирования нажатием кнопки OK. Выполняем моделирование командой PSpice>Run.
Выводим на экран график АЧХ, для этого командой Trace>Add Trace открываем окно Add Trace и в окне Trace Expression задаем значение DB(V(DA3:OUT)), подтвердить выбор нажатием клавиши ОК. Зарисоваем график:
Рисунок 4. График АЧХ
Удаляем график командой Trace>Delete All Traces.
Выполняем редактирование профиля моделирования командой PSpice>Edit Simulation Profile , на закладке Analysis:
- установить вид анализа (Analysis type) – Sweep/Noise
- для опции Primary Sweep задать Sweep Variable Voltage source Name: V1,
задать закон изменения Sweep type: Linear и пределы изменения (Start Value = 300, End Value =2000, Increment = 100).
Закрываем окно редактирования нажатием кнопки OK. Выполняем моделирование командой PSpice>Run.
Выводим на экран график АЧХ, для этого командой Trace>Add Trace открываем окно Add Trace и в окне Trace Expression задаем значение DB(V(DA3:OUT)), подтвердить выбор нажатием клавиши ОК. Зарисоваем график:
Рисунок 5. График АЧХ в полосе пропускания
Удаляем график командой Trace>Delete All Traces.
3 Вывод
Построенный в ходе данного расчётно-графического задания фильтр полностью соответствует всем требованиям задачи. Графики АЧХ на диапазонах задерживания и пропускания, выведенные со схемы фильтра совпадают с графиками АЧХ на диапазонах задерживания и пропускания, выведенных с передаточных функций фильтра, что говорит о верности автоматизированного расчёта фильтра верхних частот.
Скачать: