Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ФНЧ с МОС.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
333.82 Кб
Скачать

3.3. Рассчитаем емкости фнч (ф):

Выбираем значение С2 из стандартного ряда:

тип: К71-6, Uном=250 В, ряд E24, допуск 5%,

предельный ТКЕ: +-100E-6 [1/град С] при tC=(-60...+85)град С

Выбираем значение С1 < из стандартного ряда:

тип: К71-6,Uном-250 В, ряд E24, допуск 5%,

предельный ТКЕ: +-100E-6 [1/град С] при tC=(-60...+85)град С

3.4. Рассчитаем сопротивления фнч (Ом):

Выбираем значения резисторов из стандартных рядов:

тип: С2-36, Pном-0.125 Вт, ряд E24, допуск 0.5%,

ТКС: +-150E-6 [1/град С] при tC=(-60...+155)град С

тип: С2-36, Pном-0.125 Вт, ряд E24, допуск 0.5%,

ТКС: +-150E-6 [1/град С] при tC=(-60...+155)град С

тип: С2-36, Pном-0.125 Вт, ряд E24, допуск 0.5%,

ТКС: +-150E-6 [1/град С] при tC=(-60...+155)град С

3.2. Определим добротность ФНЧ:

тип: С2-36, Pном-0.125 Вт, ряд E192, допуск 0.5%,

ТКС: +-150E-6 [1/град С] при tC=(-60...+155)град С

3.5. Выбираем операционный усилитель по следующим условиям:

3.5.1. Полное входное сопротивление должно превышать значение (Ом)

3.5.2. Скорость нарастания Vu выходного сигнала ОУ (В/с) должна не менее, чем в 2pfc раз превышать максимальную амплитуду выходного напряжения на частоте среза.

Максимальная амплитуда Um сигнала на выходе ФНЧ определяется типом используемого ОУ (параметры модели ОУ VPS, VNS). Для большинства ОУ с напряжением питания +-15 В напряжение насыщения составляет 13.5 В.

С учетом того, что на частоте среза ФНЧ Бесселя практически не ослабляет сигнал:

3.5.3. Коэффициент усиления ОУ с разомкнутой петлей обратной связи должен не менее чем в 50 раз превышать значение АЧХ ФНЧ на частоте среза:

Выбираем ОУ типа LM324 с параметрами:Uп=(3...30)В, Iп=3 мА, k=25000, +-Uвых max=13 В, Uсм=3 мВ, Iвх=100 нА, DIвх=30 нА, ТКUсмmax=30 мкВ/град С, Uвх сф max=+-13 В,

Uвх диф max=+-15 В, КОСС=65 дБ, f1=1 МГц, VUвых=0.3 В/мкс.

3.6. Задаем схему ФНЧ в графическом окне Micro-Cap 7.0, при вставке задаем следующие параметры моделей пассивных компонентов:

- для конденсаторов C1, С2:

.MODEL K71-6+ CAP (C=1 LOT=5% TC1=100E-6)

- для резисторов R1, R3, R4:

.MODEL S2-36- RES (R=1 LOT=0.5% TC1= -150E-6 )

- для резистора R2:

.MODEL S2-36+ RES (R=1 LOT=0.5% TC1= 150E-6 )

С учетом того, что коэффициент передачи схемы по постоянному току k(0) определяется отношением резисторов R2/R1, для моделирования худшего случая по влиянию температуры окружающего воздуха на точность коэффициента передачи, ТКС данных резисторов заданы равными соответственно максимально и минимально допустимому значению.

3.7. Результаты моделирования (погрешности).

3.7.1. Погрешность схемы по результатам моделирования в частотной области.

Коэффициент усиления на пост. токе по графику анализа :

Погрешность по коэффициенту усиления:

Частота среза по графику анализа (определяется по графику GD):

(Гц)

Погрешность по частоте среза:

3.7.2. Погрешность схемы по результатам моделирования в временной области:

Напряжение смещения выходного сигнала на постоянном токе:

Коэффициент усиления на постоянном токе в линейном режиме:

3.7.3 Дополнительная погрешность от изменения температуры:

Коэффициент усиления на постоянном токе при температуре анализа 0 град С:

Коэффициент усиления на постоянном

токе при температуре анализа 60 град С:

Дополнительная погрешность от изменения температуры для диапазона 0...60 град С (%/10 град С) составит:

Выводы по работе:

1. Проведен анализ ФНЧ 2-го порядка Баттерворта, Чебышева, Бесселя, построеных на схеме ОУ с МОС.

2. В результате моделирования были получены следующие погрешности в реализации заданной АЧХ:

fc k_AC k_Tr Uсм вых доп

Фильтр Баттерворта 0.2 2.116*10е-3 0.5 5мВ 0.297

Фильтр Чебышева 0.0035 2.132*10е-3 0.5 5мВ 0.297

Фильтр Бесселя 1.8 2.078*10е-3 0.4 5мВ 0.297

3. Установлено, что ФНЧ Баттерворта имеет наиболее плоскую АЧХ на низких частотах в полосе пропускания. Фильтр Чебышева имеет наименьшую ширину переходной области АЧХ. Фильтр Бесселя наиболее точно повторяет форму входного сигнала в полосе пропускания.

4. Проведен спектральный анализ ФНЧ 2-го порядка Баттерворта, Чебышева, Бесселя, построеных на схеме ОУ с МОС.

5. Установлено, что ФНЧ Бесселя вносит наименьшие линейные искажения в спектр исходного сигнала, все гармоники которого находятся в полосе пропускания.

Рисунок1. Схема ФНЧ