TETs_Sobolev
.pdf
352 |
Г л а в а 8 |
8.3.6.12.Сконструировать на рабочем поле редактора три представленные на рис. 8.65 схемы полосового фильтра Чебышёва с расчётной полосой пропускания 8...12,5 кГц (см. строку 5 табл. 8.11): первую схему с номинальными значениями параметров элементов (см. строку 1 табл. 8.14); вторую и третью схемы с отклонением параметров всех элементов от номинальных значений на 5 и 10 % соответственно (см. строки 2 и 3 табл. 8.14). Получить в режиме AC и занести
вотчёт семейство рабочих АЧХ и семейство частотных характеристик рабочего ослабления. Сделать и записать в отчёт вывод о том, что при одинаковых относительных отклонениях всех основных параметров элементов фильтра от их номинальных значений характерис-
тики Hр(!) и Aр(!) сдвигаются (сжимаясь или расширяясь) вдоль оси частот .
8.3.6.13.Сконструировать на рабочем поле редактора три представленные на рис. 8.66 схемы ПФ Чебышёва с расчётной полосой пропускания 8...12,5 кГц (см. строку 5 табл. 8.11): первую схему с номи-
Рис. 8.66. Схемы ПФ Чебышёва 3-го порядка
На этом эффекте основано использование прототипов и последующее денормирование параметров при расчёте фильтров.
Частотная фильтрация электрических сигналов |
353 |
Рис. 8.67. Схемы ПФ Баттерворта при различных значениях паразитных параметров R0i
нальными значениями параметров элементов (см. строку 1 табл. 8.14); вторую схему с отклонением параметров C1, L1, C3 и L3 на +5 %, а
C2 и L2 на |
5 %; третью схему с отклонением C1, L1, C3 и L3 на |
+10 %, а C2 |
и L2 на 10 % (значения параметров элементов взять |
из табл. 8.14). Получить в режиме AC и занести в отчёт семейство рабочих АЧХ и семейство частотных характеристик рабочего ослабления. Сделать и записать в отчёт вывод о том, что при хаотическом разбросе отклонений параметров основных элементов характеристики Hр(!) и Aр(!) в полосе пропускания сильно деформируются, а задаваемые требования к Aр min и ∆A не выдерживаются.
8.3.6.14. Сконструировать на рабочем поле редактора две представленные на рис. 8.67 схемы полосовых фильтров Баттерворта с расчётной полосой пропускания 8...12,5 кГц (см. строку 1 табл. 8.11): одну схему без учёта паразитных параметров Rоi, другую с паразитными параметрами Rо1 = Rо5 = 20 Ом, Rо2 = Rо4 = 100 Ом, Rо3 = 7 Ом. Получить в режиме AC и занести в отчёт графики рабочих АЧХ и частотных характеристик рабочего ослабления обоих фильтров.
8.3.6.15. Повторить эксперимент, описанный в п. 8.3.6.14 с тремя представленными на рис. 8.68 схемами полосовых фильтров Чебышёва (см. строку 5 табл. 8.11) с расчётной полосой пропускания 8...12,5 кГц (первая схема идеального фильтра, вторая — с паразитными параметрами Rо1 = Rо3 = 5 Ом и Rо2 = 55 Ом, третья — с паразитными
354 |
Г л а в а 8 |
Рис. 8.68. Схемы ПФ Чёбышева при различных значениях паразитных параметров R0i
параметрами Rо1 = Rо3 = 10 Ом и Rо2 = 110 Ом). На основании результатов экспериментов, описанных в пп. 8.3.6.14 и 8.3.6.15 сделать и записать в отчёт вывод о том, как влияет наличие резистивного сопротивления катушек индуктивности на форму графиков Hр(!) и Aр(!), а также на истинные значения Aр min и ∆A. Получить и занести в отчёт количественные оценки влияния введённых резистивных сопротивлений на неравномерность рабочего ослабления в полосе пропускания исследованного фильтра.
8.3.7. Методические указания
8.3.7.1. При выполнении экспериментальной части работы следует снимать опцию Auto Scale Ranges, а параметры процедуры анализа задавать в соответствии с табл. 8.15.
Частотная фильтрация электрических сигналов |
|
355 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 8.15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пункт |
P |
X Exp- |
Y Expression |
X |
Y |
|
Time/Frequ- |
Maximum Chan- |
|
|
ression |
|
Range |
Range |
|
ency Range |
ge %/Time Step |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
F |
HARM(V(E1)) |
30k |
2 |
|
|
|
8.3.6.1 |
2 |
F |
HARM(V(R2)) |
30k |
1 |
|
30m |
3m |
|
3 |
F |
HARM(V(R4)) |
30k |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
T |
V(E1) |
1.5m |
5.5,-4.5 |
|
|
|
8.3.6.2 |
2 |
T |
V(R2) |
1.5m |
2.5,-2.5 |
|
1.5m |
0.001m |
|
3 |
T |
V(R4) |
1.5m |
2.5,-2.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
F |
HARM(V(E1)) |
30k |
2 |
|
|
|
8.3.6.3 |
2 |
F |
HARM(V(R2)) |
30k |
1 |
|
30m |
3m |
|
3 |
F |
HARM(V(R4)) |
30k |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
T |
V(E1) |
1.5m |
7,-6 |
|
|
|
8.3.6.4 |
2 |
T |
V(R2) |
1.5m |
2,-2 |
|
1.5m |
0.001m |
|
3 |
T |
V(R4) |
1.5m |
4,-3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.3.6.5 |
1 |
F |
ph(V(R2)/V(V1)) |
30k |
180,-1000 |
|
30k,0 |
0.01 |
|
1 |
F |
ph(V(R4)/V(V2)) |
30k |
180,-1000 |
|
|
|
8.3.6.6 |
1 |
T |
V(R2) |
1.5m |
1e4,-1e4 |
|
1.5m |
0.1u |
|
2 |
T |
V(R4) |
1.5m |
1e4,-1e4 |
|
|
|
8.3.6.7 |
1 |
F |
ph(V(R2)/V(V1)) |
30k |
180,-1000 |
|
30k,0 |
0.01 |
|
1 |
F |
ph(V(R4)/V(V2)) |
30k |
180,-1000 |
|
|
|
8.3.6.8 |
1 |
T |
V(R2) |
1.5m |
1e4,-1e4 |
|
1.5m |
0.1u |
|
2 |
T |
V(R4) |
1.5m |
1e4,-1e4 |
|
||
8.3.6.9 |
1 |
F |
ph(V(R2)/V(V1)) |
30k |
180,-1000 |
|
30k,0 |
0.01 |
|
1 |
F |
ph(V(R4)/V(V2)) |
30k |
180,-1000 |
|
|
|
8.3.6.10 |
1 |
T |
V(R2) |
1.5m |
1e4,-1e4 |
|
1.5m |
0.1u |
|
2 |
T |
V(R4) |
1.5m |
1e4,-1e4 |
|
|
|
8.3.6.11 |
1 |
F |
2*V(R2) |
30k |
1.1 |
|
30k,0 |
0.1 |
|
2 |
F |
db(0.5/V(R2)) |
30k |
70 |
|
|
|
|
1 |
F |
2*V(R2) |
30k |
1.1 |
|
|
|
|
2 |
F |
db(0.5/V(R2)) |
30k |
70 |
|
|
|
8.3.6.12 |
1 |
F |
2*V(R4) |
30k |
1.1 |
|
30k,0 |
0.01 |
2 |
F |
db(0.5/V(R4)) |
30k |
70 |
|
|||
|
1 |
F |
2*V(R6) |
30k |
1.1 |
|
|
|
|
2 |
F |
db(0.5/V(R6)) |
30k |
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
F |
2*V(R2) |
30k |
1.1 |
|
|
|
|
2 |
F |
db(0.5/V(R2)) |
30k |
70 |
|
|
|
8.3.6.13 |
1 |
F |
2*V(R4) |
30k |
1.1 |
|
30k,0 |
0.01 |
2 |
F |
db(0.5/V(R4)) |
30k |
70 |
|
|||
|
1 |
F |
2*V(R6) |
30k |
1.1 |
|
|
|
|
2 |
F |
db(0.5/V(R6)) |
30k |
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
F |
2*V(R2) |
30k |
1.1 |
|
|
|
8.3.6.14 |
2 |
F |
db(0.5/V(R2)) |
30k |
70 |
|
30k,0 |
0.01 |
1 |
F |
2*V(R4) |
30k |
1.1 |
|
|||
|
2 |
F |
db(0.5/V(R4)) |
30k |
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
356 |
|
|
|
|
|
|
Г л а в а 8 |
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 8.15 |
|
Пункт |
P |
X Exp- |
Y Expression |
X |
Y |
Time/Frequ- |
Maximum Chan- |
|
|
ression |
|
Range |
Range |
ency Range |
ge %/Time Step |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
F |
2*V(R2) |
30k |
1.1 |
|
|
|
2 |
F |
db(0.5/V(R2)) |
30k |
70 |
|
|
8.3.6.15 |
1 |
F |
2*V(R4) |
30k |
1.1 |
30k,0 |
0.01 |
2 |
F |
db(0.5/V(R4)) |
30k |
70 |
|||
|
1 |
F |
2*V(R6) |
30k |
1.1 |
|
|
|
2 |
F |
db(0.5/V(R6)) |
30k |
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.3.7.2.Следует помнить, что при анализе в режиме AC действующее значение ЭДС источника автоматически устанавливается равным 1 (независимо от указаний пользователя), поэтому при выполнении пп. 8.3.6.5, 8.3.6.7, 8.3.6.9 и 8.3.6.11–8.3.6.15 его можно задавать произвольно. Однако логичнее в поле Value окна Sine Source записывать 1.
8.3.7.3.При определении количественных оценок группового времени запаздывания (п. 8.3.6.5), чувствительности фильтра к изменению значения параметра какого-либо элемента (п. 8.3.6.11) и влияния паразитных резистивных сопротивлений катушек индуктивности (п. 8.3.6.15) следует пользоваться курсором и бегунком.
8.3.7.4.Количественное оценивание группового времени запаздывания следует производить по графику передаточной ФЧХ фильтра
следующим образом. Пусть, например, на частотах fпн |
= 8 кГц и |
|||||||||||
fпв = 12;5 кГц имеем φ(fпн) = |
0;313 103 град и φ(fпв) = 0;762 |
|||||||||||
103 град. |
Тогда ∆f = |
12;5 |
103 |
8 103 |
= 4;5 103 |
Гц, ∆φ = |
||||||
= 0;762 103 ( 0;313 103) = |
0;449 103 |
град. Следовательно, |
||||||||||
групповое время запаздывания вычисляется так: |
|
|||||||||||
tз = |
|
∆φ [рад] |
= |
|
∆φ=57;3 |
= |
0;449 103 |
|
= |
|||
|
|
|
2 4;5 103 57;3 |
|||||||||
|
|
∆! [рад=с] |
|
2 ∆f |
|
|
|
|
||||
=2;77 10 4 с = 0;277 мс:
8.3.7.5.При определении чувствительности фильтра к изменению значения одного из параметров (п. 8.3.6.11), а также при оценивании влияние паразитных резистивных сопротивлений катушек индуктивности (п. 8.3.6.15) следует оставлять на экране только график Aр(f), а также выделять движением курсора интересующую область частотной характеристики. Оба приёма существенно повышают точность измерения Aр(f) при помощи курсора и бегунка.
8.3.8. Графики
В результате выполнения экспериментальной части работы должны быть получены графики, представленные на рис. 8.69–8.83.
