Самосадный Автоматизированное проектирование устройств систем сбора-обработки Ч2 2015
.pdf
Расчеты АЧХ на наихудший случай при изменении параметров резисторов и конденсаторов в сторону увеличения представлены на рис. П3.21.
Рис. П3.21. АЧХ схемы ФНЧ при анализе на наихудший случай и точности конденсаторов 10% и резисторов - 5%
На рис. П3.21 представлены две АЧХ, одна из которых соответствует вычислениям при номинальных параметрах, а другая в наихудшем случае распределения параметров.
Итогом рассмотрения полученных характеристик может являться заключение о том, что при таком разбросе параметров резисторов и конденсаторов схема ФНЧ с достаточно высокой степенью вероятности не обеспечивает требуемые характеристики.
Замена конденсаторов на 5% по точностным параметрам и резисторов на 1%, позволяет получить более стабильные характеристики и удовлетворительные параметры схемы.
Итак, получены следующие характеристики и особенности работы схемы:
•схема ФНЧ в целом устойчива к вариации параметров резисторов и конденсаторов;
•для обеспечения требуемых характеристик работы схемы необходимо применять резисторы с разбросом параметров не более 1% и конденсаторов не более 5%.
6. Итоговый вариант схемы ФНЧ и его характеристики
Итоговый вариант схемы ФНЧ представлен на рис. П3.22.
C2-1
|
|
1nF |
|
+15 |
|
|
|
C2-2 |
|
|
|
|
R1-1 |
R2-1 1nF LM324 |
4 |
||
IN |
27K |
27K |
3 |
|
V+ |
|
|
+ |
|||
|
R1-2 |
R2-2 |
|
||
|
|
|
|
||
|
27K |
27K |
2 |
|
V- |
|
|
|
- |
||
|
|
C1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
1nF |
U1A |
11 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
-15 |
|
OUT |
1 |
Out |
OUT |
|
|
Rf b
1K
0
Рис. П3.22. Итоговый вариант схемы активного фильтра
191
В результате проектирования схемы активного фильтра обеспечены все исходные требования к параметрам устройства.
Схема ФНЧ обеспечивает следующие основные характеристики и имеет следующие особенности работы (в дополнение и уточнение к исходным).
Коэффициент усиления схемы G=1. Частота среза fC≈8,3 кГц.
Крутизна характеристики ФНЧ (крутизна АЧХ) -40 дБ/декада.
Задержка распространения сигналов вблизи частоты среза соответствует фазовому углу (фазовому сдвигу) в 90°.
Задержка распространения сигналов в ВЧ-области спектра приближается к величинам, соответствующих фазовому углу 180°.
Оценка пиковых значений шумов схемы показывает их величину до 900 мкВ в полосе до 10 МГц и до 7 мВ в диапазоне до 1 ГГц, при этом уровень собственных шумов ФНЧ на входе в АЦП с разрядностью 10-12 представляется удовлетворительным. За счет снижения величины сопротивления Rfb можно уменьшить уровень шумов на выходе ФНЧ менее 0,25 мВ (пиковые значения) в полосе до 1 МГц.
Снижение уровня собственных шумов схемы возможно путем уменьшения величины резистора Rfb до 1 кОм.
Итоговое число достоверных разрядов АЦП с учетом влияния собственных шумов схемы ФНЧ может составлять более чем 12 разрядов.
Итоговое число достоверных разрядов АЦП с учетом влияния нелинейные искажения за счет передаточных характеристик схемы может приводить к ограничению числа достоверных разрядов АЦП до 12 для сигналов при работе с частотами сигналов вблизи частоты среза ФНЧ и амплитудой 2,5 В.
Выбранная схема ФНЧ в целом достаточно устойчива к вариации параметров резисторов и конденсаторов.
Для обеспечения требуемых характеристик работы схемы необходимо применять резисторы с разбросом параметров не более 1% и конденсаторов не более 5%.
Рекомендацией по работе АЦП может являться повышение частоты дискретизации от 16,6 кГц до 50-60 кГц.
192
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………… 3
1.1.Изучение материала …………………………………………………………………. 3
1.2.Учебная литература…………………………………….……………………………. 4
2. |
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ, ТЕМА 1. …………………………………………… |
7 |
2.1. |
Учебное задание……………………………………………………………………… |
7 |
2.2. |
Рекомендации по использованию литературы…………………………………….. |
7 |
2.3. |
Порядок выполнения задания……………………………………………………….. |
8 |
2.3.1.Анализ Bias Point……………………………………………………………………... 13
2.3.2.Осуществление анализа DC Sweep………………………………………………….. 27
2.3.3.Осуществление анализа AC Sweep………………………………………………….. 37
2.3.4.Осуществление анализа Time Domain (Transient)………………………………….. 44 2.4. Рекомендации по выполнению задания…………………………………………….. 50 3. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ, ТЕМА 2…………………………………………….. 52
3.1. Учебное задание……………………………………………………………………… 52
3.2.Рекомендации по использованию литературы…………………………………….. 52
3.3.Порядок выполнения задания……………………………………………………….. 53
3.3.1.Анализ DC Sweep и варьирование переменных……………………………………. 53
3.3.2.Параметрический анализ…………………………………………………………….. 69
3.3.3.Статистический анализ………………………………………………………………. 78
3.4.Рекомендации по выполнению задания…………………………………………….. 86 4. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ, ТЕМА 3…….………………………………………. 88
4.1. Учебное задание……………………………………………………………………… 88
4.2.Рекомендации по использованию литературы…………………………………….. 88
4.3.Порядок выполнения задания……………………………………………………….. 89
4.4.Рекомендации по выполнению задания…………………………………………….. 110 5. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ, ТЕМА 4.……………………………………………. 111
5.1.Учебное задание…………………………………….………………………………... 111
5.2.Рекомендации по использованию литературы…………………………………….. 111
5.3.Порядок выполнения задания……………………….………………………………. 112
5.4.Рекомендации по выполнению задания…………………………………………….. 135 6. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ, ТЕМА 5 …………………………..……………….. 136
6.1.Учебное задание……………………………………………………………………… 136
6.2.Рекомендации по использованию литературы…………………………………….. 136
6.3.Порядок выполнения задания……………………………………………………….. 136
6.4. Рекомендации по выполнению задания…………………..………………………… 143
7.ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………. 144 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ,…………………………………………………………… 145 ПРИЛОЖЕНИЕ 1…………………………………………………………………….. 146 ПРИЛОЖЕНИЕ 2…………………………………………………………………….. 154 ПРИЛОЖЕНИЕ 3…………………………………………………………………….. 173
193
Для заметок
194
Для заметок
195
Для заметок
196