МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

Белорусский государственный университет

информатики и радиоэлектроники

ФАКУЛЬТЕТ: Телекоммуникаций

КАФЕДРА: Систем телекоммуникаций

«к защите допускаю»

Руководитель проекта:

Антоненко А.Д.__________

«___»______________2012г.

Пояснительная записка

к курсовому проекту на тему:

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ ФИЛЬТРАЦИИ».

Разработал: проверил:

студент гр.###### Антоненко А.Д.

Maksimus

Минск 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...………………………………………………………………………...5

1 ОБЗОР ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ.....................................................................................................6

1.1 Программа разработки печатных плат DipTrace......................................6

1.2 Программа разработки печатных плат OrCAD......................................10

1.3 Программа разработки печатных плат Altium Designer 10...................12

2 МЕТОД ПРОЕКТИРОВАНИЯ УСТРОЙСТВ ФИЛЬТРАЦИИ ПО РАБОЧИМ ПАРАМЕТРАМ.........................................................................................................16

3 ВИДЫ АППРОКСИМАЦИИ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК...................23

3.1 Аппроксимация по Чебышеву прямая (первого рода)..........................23

3.2 Аппроксимация Чебышева инверсная (второго рода)...........................25

3.3 Аппроксимация с помощью полиномов Баттерворта............................27

4 ВЫВОД ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ ФИЛЬТРА ПО СТРУКТУРЕ САЛЛЕНА-КЕЯ.........................................................................................................30

4.1 Определение структуры фильтровых звеньев по схеме Салена-Кея...31

4.2 Определение элементов схемы линейного звена...................................33

5.МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ФИЛЬТРА НА ФУНКЦИОНАЛЬНОМ УРОВНЕ В MATHCAD В ЧАСТОТНОЙ И ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТЯХ......................................................................................37

6 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ФИЛЬТРА.............................42

6.1 Выбор типа конденсаторов.......................................................................42

6.2 Выбор типа резисторов.............................................................................42

6.3 Выбор типа операционных усилителей..................................................43

7 МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЛЬТРА НА СХЕМОТЕХНИЧЕСКОМ УРОВНЕ В EW В ЧАСТОТНОЙ И ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТЯХ ............................................45

8 ИЗМЕРЕНИЕ АЧХ ФИЛЬТРА В EW С ПОМОЩЬЮ ЛЧМ‑СИГНАЛА........49

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..........................................................................................................51

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.........................................................................................52

ПРИЛОЖЕНИЕ А…………………………………………………………………53

ПРИЛОЖЕНИЕ B………………………………………………………………….6

4 Вывод передаточной функции фильтра по структуре саллена-кея 32

ВВЕДЕНИЕ

В начале прошлого столетия электрические фильтры, составленные из ряда катушек индуктивности и конденсаторов, получили широкое применение в технике. Благодаря их применению оказалось возможным осуществление многих магистралей дальней телефонной, телеграфной и других видов связи.

В 30-е годы началось развитие современной теории построения электрических фильтров, основанной на использовании строгих математических методов наилучшего приближения функций, разработанных великим русским ученым и математиком П.Л. Чебышевым и его учениками и последователями. Применение этих методов позволило обеспечить построение электрических фильтров с нужными характеристиками при минимально необходимом числе элементов.

В настоящее время существует достаточное количество различных программ, предназначенных помочь проектировщику в минимальный срок и с минимальным количеством затраченных средств разработать и протестировать необходимое устройство.

В данном курсовом проекте представлена разработка устройств фильтрации с помощью прикладных пакетов моделирования. Такие устройства актуальны в связи с появлением большого числа электронных устройств, излучения которых представляют шумы для приемников информации.

1 Обзор программного обеспечения для разработки печатных плат

Появление печатных плат в их современном виде совпадает с началом использования полупроводниковых приборов в качестве элементной базы электроники. Переход на печатный монтаж даже на уровне одно- и двухсторонних плат стал в свое время важнейшим этапом в развитии конструирования и технологии электронной аппаратуры.

Разработка очередных поколений элементной базы (интегральная, затем функциональная микроэлектроника), ужесточение требований к электронным устройствам, потребовали развития техники печатного монтажа и привели к созданию многослойных печатных плат, появлению гибких, рельефных печатных плат.

Многообразие сфер применения электроники обусловило совместное существование различных типов печатных плат, для разработки которых

требуется принципиальная электрическая схема, чертеж или эскиз с желаемым размещением элементов. Также нужно учесть множество параметров влияющих на работу печатной платы: воспламеняемость, высокотемпературная стабильность и коэффициент гигроскопичности и т.д. А это непростая задача для проектировщика, но она с легкостью решается при помощи высоких технологий.

В данной работе рассмотрены основные программы для разработки печатных плат.

1.1 Программа разработки печатных плат DipTrace

Программный пакет DipTrace представляет собой полнофункциональную систему для разработки принципиальных схем и печатных плат. Включает в себя четыре программы:

— РСВ – проектирование плат с удобной интерактивной и автоматической трассировкой;

Рисунок 1.1 — Интерфейс программы DipTrace/ РСВ

— ComEdit – редактор корпусов для печатной платы;

— SchemEdit – редактор компонентов. Создание символов электрических принципиальных схем с возможностью "привязки" их к корпусам.

— Schematic – создание принципиальных схем с последующей возможностью перевода их в платы.

В пакете DipTrace применена удобная система работы со слоями, количество которых фактически соответствует числу сигнальных слоев печатной платы. Проводники устанавливаются в текущий сигнальный слой, при построении трасс можно переходить в другой слой.

После построения любой фрагмент трассы, вся трасса или сеть может перемещаться в другой слой, при этом автоматически создаются межслойные переходы, которые не существуют в программе как отдельные объекты – их свойства фактически являются свойствами точки, которая является переходной.

Рисунок 1.2 — Интерфейс программы DipTrace/ Schematic

Графические элементы, текст и растровые изображения представляют собой отдельные объекты, которые могут создаваться как графика, маркировка или проводник текущего сигнального слоя. После создания можно изменять расположение этих объектов.

Работа сопровождается подсветкой редактируемых объектов и связанных с ними (в зависимости от ситуации) для улучшения наглядного восприятия платы или принципиальной схемы.

Редактирование одного объекта ведет за собой соответствующие изменения связанных с ним: система не допускает "висящих в воздухе" связей или сетей, поскольку при построении сразу создается логическая структура принципиальной схемы или платы, изменять которую можно как в наглядном режиме (рисование), так и указывая связи в табличном виде.

Пакет имеет минимальное количество режимов работы с максимальной функциональностью каждого: так, например, в Default режиме PCB возможно выделение, редактирование и перемещение компонентов, трасс, границ платы, построение связей. Переход из любого режима построения или редактирования в Default осуществляется кликом правой кнопкой мыши в области построения. При этом некоторые функции для различных режимов являются общими.

Программа содержит встроенный сеточный оптимизационный автотрассировщик, который может создавать несколько вариантов трассировки платы и выбирать лучший. Существует четыре режима настройки автотрассировщика различных по скорости и качеству. Опытные разработчики могут самостоятельно настраивать параметры автотрассировки. Имеется проверка на ошибки трассировки (пересечения, слишком близкое расположение проводников).

В будущем планируется создание более мощного автотрассировщика на Shape-основе с предварительным топологическим анализом. Ведутся работы по обеспечению совместимости пакета DipTrace с такими известными САПР печатных плат, как P-CAD, OrCAD и другими.

В пакете имеется четыре собственных формата файлов:

1 Печатная плата (*.dip) - создается и открывается с помощью программы DipTrace. Содержит информацию о корпусах, сетях, трассированных дорожках, границах платы, графических объектах.

2 Принципиальная схема (*.dch) - создается с помощью программы Schematic, поддерживается также DipTrace. Содержит информацию о компонентах и привязанных к ним корпусах, связях, графических объектах и страницах для схемотехники. При открытии в DipTrace автоматически преобразуется в печатную плату с неразведенными сетями (связями).

3 Библиотеки корпусов (*.lib) - создаются в редакторе корпусов (ComEdit). Открываются непосредственно в редакторе корпусов, DipTrace для размещения корпусов на печатной плате, SchemEdit и Schematic - для соединения компонентов схемотехники с корпусами.

4 Библиотеки компонентов (*.eli) - создаются в редакторе компонентов (SchemEdit). Помимо редактора поддерживаются программой Schematic для размещения компонентов на принципиальной схеме, DipTrace - для установки компонентов на печатную плату.

Пакет поддерживает экспорт в форматы Gerber и N/C Drill. Для Gerber производится векторизация текста и растровых черно-белых изображений: возможен экспорт любых шрифтов, установленных в системе, логотипов.