48715

Анализ активного АRC-звена

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Расчет LCфильтра. В результате решения задачи II требуется: привести схему рассчитанного фильтра и таблицу значений параметров его элементов; привести качественную характеристику ослабления рассчитанного фильтра; определить ОПФ фильтра; полином знаменателя полученной функции представить в виде произведения линейных и квадратичных сомножителей с вещественными коэффициентами; рассчитать ослабление фильтра на границе границах полосы пропускания; составить пояснительную записку. Расчет RC фильтра. В результате решения задачи...

Русский

2013-12-26

758 KB

8 чел.

!!! Образец !!! Вариант 18  M=7                                                     !!! Образец !!!

Личный код 152-3-о

Задание на курсовую работу.

Задача I. Анализ активного АRC-звена.

  1.  Найти операторную передаточную функцию . Найденную ОПФ представить в виде 2х полиномов, коэффициенты которых выражены через параметры элементов цепи (в общем виде); ту же функцию записать с вычисленными значениями коэффициентов полиномов числителя и знаменателя; вычислить значения добротности полюса.
  2.  Определить АЧХ и ФЧХ, построить их графики.
  3.  Рассчитать и построить график частотной зависимости чувствительности АЧХ и ФЧХ  к заданному параметру .

Задача II. Расчет LC-фильтра.

   Рассчитать LC-фильтр, полагая, что его элементы имеют пренебрежимо малые потери. В результате решения задачи II требуется:

  •  привести схему рассчитанного фильтра и таблицу значений параметров его элементов;
  •  привести качественную характеристику ослабления рассчитанного фильтра;
  •  определить ОПФ фильтра; полином знаменателя полученной функции представить в виде произведения линейных  и квадратичных  сомножителей с вещественными коэффициентами;
  •  рассчитать ослабление фильтра на границе (границах) полосы пропускания;
  •  составить пояснительную записку.

Задача III. Расчет ARC фильтра.

    Передаточную функцию, полученную при решении задачи 2, с точностью до постоянного множителя реализовать RC цепью. В результате решения задачи требуется:

  •  представить схему ARC фильтра, составленную путем каскадного соединения звеньев;
  •  рассчитать параметры всех звеньев.

Задача 1

Исходная схема

Исходные данные:

 

 Так как наше звено построено по методу АВТ (автоматической вычислительной техники), то используем известные суммирующие и инверсные свойства цепей на операционных усилителях.

Блок I

 

Блок II

  

Блок III

Вывод ОПФ (операторной передаточной функции) H(p):

  Получили систему уравнений:

 

                     

Подставляем в       

Подставляем в      

Преобразуем далее:

Тогда :

Таким образом общий вид операторной передаточной функции имеет вид:

(делим числитель и знаменатель на )

Учитывая, что  получаем:

Таким образом ОПФ с численными коэффициентами:

Расчет добротности:

полином знаменателя в общем виде:

                                        

Нахождение АЧХ и ФЧХ

Известно, что

Пусть  

АЧХ:

ФЧХ:

               Графики АЧХ в дБ и ФЧХ построенные в среде MathCad.

                Графики АЧХ и ФЧХ построенные в среде Microcap V

Расчет чувствительности по параметру

Формула чувствительности:

, где

    и      

Таким образом, операторная функция чувствительности по параметру  имеет общий вид:

Подставляя численные значения, получаем:

Переходим к комплексной форме:

Получаем чувствительность АЧХ

Получаем чувствительность ФЧХ

       Графики чувствительности АЧХ и ФЧХ построенные в среде SENS

   Графики чувствительности АЧХ и ФЧХ построенные в среде MathCad

Задача 2

Код 213:

Тип фильтра – ФВЧ

Вид аппроксимации – по Баттерворту

Режим работы фильтра – односторонняя нагрузка при холостом ходе на выходе фильтра  

Исходные данные для расчета ФВЧ:

При расчете фильтра используем метод, основанный на частотном преобразовании низкочастотного фильтра прототипа (ФПНЧ).

Выбираем порядок ФПНЧ.

Для фильтров с характеристикой Баттерворта:

,

Здесь:

 

Тогда:

округляем до ближайшего большего целого

 

В соответствии с порядком получаем схему фильтра прототипа:

Значения параметров для  для односторонне нагруженного фильтра прототипа с характеристикой Баттерворта.

 

Параметры элементов проектируемого фильтра определяем путем соответствующего пересчета параметров элементов низкочастотного фильтра прототипа.

Заменяем элементы:

Для вычисления номинальных значений, т.е. значений, соответствующих заданным величинам внутреннего сопротивления генератора  и частоты , можно воспользоваться формулами:

- задано (односторонняя нагрузка при холостом ходе на выходе фильтра)

Расчет:

Тогда:

  

Схема ФВЧ, полученная в результате преобразования ФПНЧ 5-го порядка:

                     

 

Характеристика ослабления  полученного ФВЧ, построенная в среде Microcap V

Передаточная функция полиноминального низкочастотного фильтра-прототипа с точностью до постоянного множителя B :

 

В нашем случае ОПФ ФПНЧ (операторная передаточная функция ФПНЧ):

Для получения передаточной функции ФВЧ следует в передаточной функции ФПНЧ переменную заменить на . Такое преобразование означает, что каждый сомножитель передаточной функции ФПНЧ вида:

 

заменяется сомножителем вида:

 ,

а сомножитель вида:

 

заменяется сомножителем вида:

Коэффициенты , являясь положительными и вещественными членами, вычисляются по формулам:

 

 

1-ое слагаемое:      2-ое слагаемое:

      

3-ее слагаемое:

      

Таким образом, передаточная функция проектируемого фильтра :

Характеристика ослабления:

Расчет ослабления на частоте .

Ослабление на частоте  проектируемого фильтра равно ослаблению ФПНЧ на частоте.

  Качественное построение характеристики ослабления в среде MathCad

 

Задача 3

Передаточная функция проектируемого фильтра :

Расчет добротности каждого звена

 

Передаточную функцию проектируемого фильтра  представим в виде произведения:

В общем виде

В нашем случае

Каждое слагаемое  реализуется отдельным звеном в зависимости от величины добротности:

1 звено – схема № 2

2 звено – схема № 2

3 звено – высокочастотное RC-звено, реализующее ОПФ первого порядка.

При каскадном соединении звенья следует располагать слева направо (от входа к выходу цепи) в порядке возрастания добротности полюса передачи, то звенья 1,2 необходимо поместить вначале (слева), причем сначала звено с , а затем звено с . Высокочастотное RC-звено всегда располагается на выходе цепи.

Схема полученной ARC-цепи

Расчет параметров цепи:

Звено № 1

Звено № 2

Звено № 3

Можно наблюдать на графиках характеристик ослабления LC-фильтра и ARC-фильтра (приведен далее) совпадение по форме характеристик ослабления и “уход” вверх характеристики ослабления для ARC-фильтра.

Для согласования выходного уровня с расчетным () необходимо увеличить его на величину . Это можно реализовать путем установления на выходе ARC-фильтра усилителя с коэффициентом усиления k = 1,898.

Характеристика ослабления полученного ARC-ФВЧ и скорректированная характеристика  ARC-ФВЧ построенная в среде Microcap V

PAGE  13

!!! Образец !!! !!! Образец !!!


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45852. Сварка металлов 19.26 KB
  Основные виды сварки термического класса: Дуговая сварка сварка плавлением при которой нагрев осуществляется электрической дугой. Особым видом дуговой сварки являются плазменная сварка при котором нагрев осуществляется сжатой дугой. Газовая сварка сварка плавлением при которойкромки соединяющихся частей нагревают пламенем газов сжигаемых на выходе горелки для газовой сварки.
45853. Порошковая металлургия 17.54 KB
  Порошковая металлургия - это отрасль технологии занимающаяся изготовлением изделий из порошков металлов их окислов и смесей металлических и диэлектрических порошков. Методы и средства технологии порошковой металлургии или технологии металлокерамики как ее называют отличаются высокой экономичностью при изготовлении изделий позволяют получать материалы и детали характеризующиеся высокой механической прочностью жаростойкостью и особыми физикомеханическими свойствами. Порошковой металлургией изготавливают алмазнометаллические материалы...
45854. Основные понятия и определения. Механизация и автоматизация производства. Виды автоматизации производства 13.22 KB
  Механизация и автоматизация производства. Виды автоматизации производства. АПП развивается в направлении создании автоматизированных и автоматических систем машин и систем управления ими на разных уровнях производства. Автоматизация развивается одновременно с комплексной механизацией возникает и базируется на основе комплексномеханизированного производства.
45855. Классификация производств и оборудования в зависимости от степени автоматизации. Ступени автоматизации производственных процессов 14.21 KB
  Производства подразделяются на: Механизированные производства в которых используется оборудование превращающее энергию неживой природы в холостые и рабочие ходы технологического оборудования или увеличивающие в несколько раз силу прикладываемую человеком. 2 автоматизированные производства где часть оборудования может работать длительные промежутки времени без непосредственного участия человека и одновременно используется оборудование требующее работы за ним человека. В зависимости от степени автоматизации...
45856. Этапы автоматизации производственных процессов. Понятия автомат и полуавтомат 14.47 KB
  Машина полуавтомат тех борудование которое в рамках определеноь заданного алгоритма работы для выполнения определенного технологического цикла работает автономно определенный период времени и выполняет все операции в автоматическом режиме но требует участия человека для осуществления след операций: Пуск оборудования перед изготовлением каждой детали или группы Выполнение операций загрузки заготовок в рабочую зону оборудования и их выгрузки Периодически контроль наладка подналадка и обслуживание оборудования Контроль...
45857. Автоматизация различных типов производств. Гибкая и жесткая автоматизация 17.49 KB
  Исполняется универсальное не автоматическое оборудование уровень автоматизации близок к 0. Длительность производственного цикла при серийном производстве по сравнению с единичным сокращается также как и удельный вес ручных работ повышается производительность соответственно снижается себестоимость выпускаемой продукции в условиях серийного производства исполняется автоматическое оборудование что позволяет применять труд рабочих более низких квалификаций. Исполняется универсальное не автоматическое оборудование но могут быть...
45858. Гибкие автоматизированные производства 13.12 KB
  ГПС важный компонент ГАП который харся наиболее полным охватом автоматизации всех компонентов производственного процесса. ГАП это автоматическое производство линии участок цех завод функциональная как единая целая на основе безлюдной или при минимальном участии человека технологий ГАП включает: технологическое оборудование а также складские транспортные контролирующие системв и другие компоненты на базе ЧПУ и исполнением средств вычислительной техники работа всех компонентов ГАП координируются как единое целое при...
45859. Многооперационные станки: назначение и особенности конструкции. Многооперационные станки для обработки деталей типа тела вращения и обработки корпусных деталей 13.88 KB
  Многооперационные станки: назначение и особенности конструкции. Многооперационные станки для обработки деталей типа тела вращения и обработки корпусных деталей. Многооперационные станки технологическое оборудование с повышенной автоматизацией процесса обработки заготовокмногоцелевые станки. Многооперационные станки харся высоким уровнем автоматизации основный и вспомогательных операций высокой производительностью повышенными требованиями к точности перемещения рабочих органов точность позиционирования до 5 микрон наличием...
45860. Автоматизация операций загрузки-выгрузки деталей и приспособлений на многооперационных станках 15.72 KB
  Рабочий стол многооперационного станка имеет расширенные возможности по сравнению с обычными столами станков ЧПУ в связи с дополнительной степенью подвижности: поворота вокруг горизонтальной и вертикальной осей такие столы наз. Наличие таких рабочих столов позволяет осуществлять обработку заготовок с пяти сторон под различными углами за один установ детали что значительно сокращает время изготовления и повышает качество изделия. Помимо основного рабочего стола многооперационные станки оснащаются столами спутниками а также реже столами...