1. Неравномерность ачх в полосе пропускания равна 0,502 дБ, что не превышает максимально допустимого значения (1 дБ);

2. Минимальное затухание в полосе задерживания составляет 11,6 дБ, что больше минимально допустимого значения 8 дБ.

2.4. Амплитудно-частотные характеристики фильтра с номиналами эрэ, выбранными из рядов предпочтительных чисел

Номинальные значения сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов общего назначения стандартизованы. ГОСТ 28884–90 «Ряды предпочтительных значений для резисторов и конденсаторов» устанавливает семь рядов предпочтительных чисел, которые приведены в Приложении 2. Номинальные значения получают из чисел ряда путем умножения на 10 или деления на 10 в нужной степени. Ряды для элементов с жесткими допусками используют для разработки фильтров.

В данном разделе исследуются АЧХ фильтра, содержащего резисторы и конденсаторы, номинальные значения сопротивлений и емкостей которых получены путем округления расчетных значений (разд. 2.2) до значений из ряда.

Выберем ряд Е96, который соответствует номинальным значениям с допуском ± 1 %. Тогда получаем следующие номинальные значения.

Емкость C1=10 нФ остается неизменной, поскольку в ряду имеется число 100.

Сопротивление R1=1290 Ом округляем до значения R1=1300 Ом, поскольку в ряду имеется число 130.

Емкость C2=10 нФ оставляем неизменной.

Сопротивление R2=797 Ом округляем до значения R2=787 Ом, поскольку ближайшие числа в ряду равны 787 и 806.

Сопротивление R3=600 Ом оставляем неизменным, поскольку это есть сопротивление нагрузки, которое мы не выбираем.

Емкость C3=34,78 нФ округляем до 34,8 нФ, поскольку ближайшее число ряда есть 348.

Номинальные значения индуктивностей получаем путем округления, исходя из того, что контурные катушки по величине индуктивности изготовляются с точностью 0,2...0,5%. Выбрав точность изготовления катушек такую же как и резисторов (1 %), округляем расчетные значения L2=16,63 мГн и L3=4,782 мГн до третьей значащей цифры: L2=16,6 мГн, L3=4,78 мГн.

В результате получаем схему, изображенную на рис. 18. АЧХ в полосе пропускания представлена на рис. 19, а АЧХ в переходной полосе – на рис. 20.

Рис. 18

Рис. 19

Рис. 20

Таким образом, фильтр, имеющий значения параметров элементов, выбранные из ряда Е96, удовлетворяет предъявляемым требованиям:

1. Неравномерность ачх в полосе пропускания составляет 0,6157 дБ, что не превышает максимально допустимого значения (1 дБ);

2. Минимальное затухание в полосе задерживания составляет 11,724 дБ, что больше минимально допустимого значения 8 дБ.

2.5. Семейство характеристик фильтра с учетом изменения температуры окружающей среды

2.5.1. Температурные коэффициенты

Изменение номинальных значений параметров ЭРЭ при изменении температуры на один градус Цельсия характеризуются следующими коэффициентами:

• для резисторов – температурный коэффициент сопротивления (ТКС);

• для конденсаторов – температурный коэффициент емкости (ТКЕ);

• для катушек – температурный коэффициент индуктивности (ТКИ).

Они вычисляются как отношения относительных изменений параметров к интервалу температур, вызвавшему эти изменения:

где ∆t – измерение температуры; ∆R, ∆C, ∆L – изменения параметров элементов при изменении температуры; R, C, L – значения параметров элементов при нормальной температуре.

ТКЕ=(С₂ – С₁)/[С₁ (t₂ – t₁)],

где С₁ – емкость конденсатора при температуре t₁ (обычно 25±10° С); С₂ – емкость при температуре t₂ (обычно при верхнем или нижнем пределе рабочей температуры конденсатора).

Тогда изменения параметров вычисляются следующим образом:

∆R=ТКС·R·∆t; ∆C=ТКЕ·C·∆t; ∆L=ТКИ·L·∆t.

Значения температурного коэффициента сопротивления.

Значения ТКС прецизионных резисторов лежит от единиц на десять в минус шестой до 100·10^–6 1/°С, а резисторов общего назначения – от десятков на десять в минус шестой до ±2000·10^–6 1/°С.

Значения температурного коэффициента емкости.

Для обозначения ТКЕ используют буквы, показывающие знак ТКЕ (М – минус, П – плюс, МП – близкое к нулю), и цифры, указывающие значение ТКЕ.

Например, М150 означает, что ТКЕ= –150·10^–6 1/°С.

П210 означает, что ТКЕ= +210·10^–6 1/°С.

Прецизионные керамические конденсаторы К10-43 имеют ТКЕ, обозначаемый МП0, численное значение которого равно (0±30)·10^–6 1/°С.

Керамические конденсаторы К10 и К15 по температурной стабильности емкости разделяются на три подгруппы:

• подгруппа высокой стабильности: П100, П33, МП0, М33, М47, М75;

• подгруппа контурных термокомпенсирующих конденсаторов: М150, М220, М330, М470, М750;

• подгруппа конденсаторов повышенной емкости: М1500, М2200.

Значения температурного коэффициента индуктивности.

Значение ТКИ зависит от конструкции и технологии изготовления катушек:

• у катушек с многослойной обмоткой ТКИ = (50…500)·10^–6 1/°С;

• однослойная цилиндрическая катушка имеет температурный коэффициент индуктивности порядка (30…80)·10^–6 1/°С;

• «горячая» намотка на керамический каркас позволяет получать ТКИ = (5…10)·10^–6 1/°С.

В конструкциях колебательных контуров положительный ТКИ компенсируют отрицательным ТКЕ.

2.5.2. Принимаемые значения температурных коэффициентов

В данном курсовом проекте не ставится задача производить температурную компенсацию. Поэтому выбираем значения температурных коэффициентов такими как для прецизионных резисторов, прецизионных конденсаторов и катушек индуктивности с многослойной обмоткой:

ТКС=100·10^–6 1/°С; ТКЕ=30·10^–6 1/°С; ТКИ=100·10^–6 1/°С.

2.5.3. Диапазон изменения температур

Согласно ГОСТ 15150-69 «Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды», изделия климатического исполнения УХЛ 4.2 должны сохранять требуемые номинальные параметры в диапазоне температур воздуха от + 10 до + 35 градусов Цельсия.

2.5.4. Модели элементов в MicroCap

2.5.4.1. Модель сопротивления

Сопротивление в системе MicroCap определяется выражением

<значение>*R*TF*MF;

TF = 1 + TC1*(T – TNOM) + TC2*(T – TNOM)²;

MF = 1 ± <разброс в процентах, DEV или LOT>/100;

где <значение> – значение атрибута VALUE (рис. 21); R – масштабный множитель сопротивления (по умолчанию равен 1); TF – температурный фактор; TC1 – линейный температурный коэффициент сопротивления, °С^–1; TC2 – квадратичный температурный коэффициент сопротивления, °С^–2; T – текущее значение температуры; TNOM = 27 °С – номинальное значение температуры; MF – фактор, учитывающий случайный разброс параметров; DEV – признак, задающий разброс некоррелированных случайных значений (в процентах); LOT – признак, задающий разброс коррелированных случайных значений (в процентах).

Рис. 21

Принимаем следующие значения параметров модели резистора:

• <значение> (атрибут VALUE) берем из раздела 2.4;

• масштабный коэффициент R принимаем равным 1;

• TC1 приравниваем к ТКC, принятому в пункте 2.5.2 (TC1=0.0001);

• TC2 приравниваем к нулю;

• разбросы параметров DEV и LOT приравниваем к нулю. Тогда MF=1.

Двойным щелчком левой кнопки мышки по резистору R1 открываем окно редактирования параметров резистора и переходим к редактированию атрибута имени модели (рис. 22).

Рис. 22

В поле Value вписываем новое имя RTEMP, нажимаем кнопку Edit (рис. 23),

Рис. 23

и в открывшемся окне (рис. 24) редактируем нужное поле (рис. 25), нажав в конце кнопку ОК.

Рис. 24

Рис. 25

Теперь отредактируем параметры резистора R2. Двойной щелчок по нему открывает окно (рис. 26).

Рис. 26

Переходим к редактированию атрибута MODEL (рис. 27).

Рис. 27

Выбираем из списка созданное нами имя (рис. 28) и нажимаем кнопку «ОК».

Рис. 28

Сопротивление R3 есть сопротивление нагрузки. Если совершенно неизвестен характер температурной зависимости R3, то мы не задаем модель (по умолчанию сопротивление не будет зависеть от температуры). Если зависимость известна, то можно указать ту же модель, если зависимость такая же, либо указать другую модель, если зависимость существенно отличается.

В данном курсовом проекте мы не будем указывать модель для сопротивления нагрузки R3.