Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Программные средства профессиональной деятельности. Учебно-методическое пособие
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
М. В. ОРЕШКИНА
ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Учебно-методическое пособие
НОВОСИБИРСК
2024
1
УДК 004.4(07
5.8)
О-655
Рецензенты:
Ю. Н. Паршин, канд. техн. наук
А. В. Никулин, канд. техн. наук
Работа подготовлена кафедрой радиоприемных
и радиопередающих устройств
и утверждена в качестве учебно-методического пособия
Орешкина М. В.
О-655 Программные средства профессиональной деятельности:
учебно-методическое пособие / М. В. Орешкина. – Новосибирск:
Изд-во НГТУ, 2024. – 76 с.
ISBN 978-5-7782-5196-0
Настоящее пособие содержит теоретический материал и методические указания для выполнения расчетно-графического задания по дисциплине «Программные средства профессиональной деятельности».
Пособие адресовано студентам III курса факультета РЭФ, обучающимся по направлениям «Радиотехника» и «Инфокоммуникационные технологии и системы связи».
ISBN 978-5-7782-5196-0
УДК 004.4(075.8
Орешкина М© . В., 2024
Новосибирский госуда© рственный
технический университет, 2024
2
)
ОГЛАВЛНИЕ
Список принятых сокращений ............................................................................... 5
Введение ................................................................................................................... 5
Задание на работу .................................................................................................... 6
Правила оформления расчетно-графического задания ........................................ 7
1. АНАЛОГОВЫЕ ФИЛЬТРЫ ............................................................................... 8
1.1. Общие сведения ........................................................................................... 8
1.2. Классификация фильтров по виду АЧХ .................................................... 8
1.3. Классификация фильтров по типу аппроксимирующих полиномов .... 10
1.4. Классификация фильтров по типу элементов, используемых
для их реализации ..................................................................................... 11
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНЛИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ
В
ПРОГРАММЕ Micro-Cap. ............................................................................. 13
2.1. Общие сведения ......................................................................................... 13
2.2. Интерфейс .................................................................................................. 13
2.3. Параметры компонентов. .......................................................................... 15
2.4. Соединение элементов в схеме ................................................................ 18
2.5. Возможности анализа схем ...................................................................... 21
2.6. Частотный анализ ...................................................................................... 22
2.7. Статистический анализ схем. ................................................................... 26
2.8. Построение гистограмм. ........................................................................... 29
3. ВСТРОЕННЫЙ КОНСТРУКТОР ФИЛЬТРОВ
ПРОГРАММЫ Micro-Cap ................................................................................. 32
3
3.1. Синтез активного фильтра. ....................................................................... 32
3.2. Синтез пассивного фильтра. ..................................................................... 37
4. Порядок выполнения работы ............................................................................ 40
Библиографический список .................................................................................. 51
Приложение. Варианты заданий .......................................................................... 52
4
ф
ф
ф
ф
р
р
СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
АЧХ – амплитудно-частотная характеристика
ФЧХ –
ФНЧ –
ФВЧ –
ПФ – полосовой
ЗФ – заг
ОУ
ЛКМ – левая клавиша мыши
ПКМ – п
азочастотная характеристика
ильтр нижних частот
ильтр верхних частот
ильтр
аждающий фильтр
– операционный усилитель
авая клавиша мыши
ВВЕДЕНИЕ
Настоящее учебно-методическое пособие включает в себя необходимые сведения для выполнения расчетно-графического задания по
курсу «Программные средства профессиональной деятельности». Знакомство с ними позволит студентам успешно выполнить задание
и приобрести знания, умения и навыки, характерные для работы в среде систем автоматизированного проектирования (САПР).
Известно, что в САПР происходит четкое разделение функций человека и ЭВМ. ЭВМ выполняет рутинные операции, производя сложные (иногда очень
в то время как человек, освобожденный от громоздких вычислений,
должен заниматься творческой интеллектуальной работой, которая
заключается в анализе результатов, выданных ЭВМ, и принятии решений на этой основе. Именно на такой характер деятельности студента
ориентировано настоящее расчетно-графическое задание.
сложные) расчеты. По стандартным программам,
5
ЗАДАНИЕ НА РАБОТУ
В качестве исходных данных студенту предлагается задание на
разработку фильтра. На основе исходной информации студент, используя программу Micro-Cap, должен выполнить следующую работу.
1. Используя встроенный конструктор фильтров, синтезировать
схему электрического фильтра в соответствии с заданием.
2. Построить АЧХ и ФЧХ фильтра. Определить коэффициент пере-
дачи в рабочей полосе и граничные частоты.
3.
Заменить номиналы элементов схемы на реально существующие,
задать компонентам модели разброс параметров.
4. Построить АЧХ и ФЧХ измененной схемы фильтра. Определить
коэффициент передачи в рабочей полосе и граничные частоты.
5. Построить диаграммы распределения значения коэффициента
передачи и ширины полосы пропускания (для ПФ), ширины полосы
заграждения (для ЗФ), граничных частот (для ФНЧ и
6. Оформить пояснительную записку, описывающую процедуру
выполнения задания, и выводы. Во введении необходимо привести
краткие сведения о типе разрабатываемого фильтра. В заключении
проанализировать влияние ограниченного выбора номиналов элементов и разброса параметров на характеристики устройства.
ФВЧ).
6
ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
Текст работы располагается на одной стороне листа белой бумаги
формата А4. Титульный лист и текст отчета оформляются шрифтом
Times New Roman, цвет шрифта – черный, размер шрифта 14, межстрочный интервал – полуторный. Размеры полей листа: левое 30 мм,
правое 10 мм, верхнее и нижнее – 20 мм. Работа сдается в скрепленном
виде. Страницы работы нумеруются арабскими цифрами. Номер страницы ставится в центре нижний части листа без точки. Титульный лист
включается в общую нумерацию страниц, но номер на нем не ставится.
Основными структурными элементами работы являются: титульный лист, содержание, задание, введение, основная часть, заключение.
Каждый структурный элемент работы необходимо начинать с новой
страницы. Основную часть текста следует делить на
делы. Элементы работы должны иметь заголовки. Заголовки выделяются жирным шрифтом без подчеркивания, форматирование – по центру, точка в конце заголовков не ставится. Переносы слов в заголовках
не допускаются.
Иллюстрации (чертежи, графики, схемы и т. д.) следует располагать в тексте как можно ближе к месту, в
впервые. На все рисунки в тексте должны быть даны ссылки. Рисунки
нумеруются арабскими цифрами, нумерация сплошная в пределах раздела (номер рисунка состоит из номера раздела и порядкового номера
иллюстрации, разделенных точкой). Подпись к рисунку располагается
под ним посередине строки.
котором они упоминаются
разделы и подраз-
7
1. АНАЛОГОВЫЕ ФИЛЬТРЫ
1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Частотный фильтр – это устройство, предназначенное для изменения частотного спектра сигнала. Фильтры широко применяются в различных областях, таких как аудиотехника, телекоммуникации, обработка сигналов и другие.
Фильтры могут быть классифицированы по ряду признаков:
1) по виду АЧХ: фильтры нижних частот (ФНЧ), фильтры верхних
частот (ФВЧ), полосовые фильтры (ПФ
щие) фильтры (ЗФ);
2) в зависимости от полиномов, используемых при аппроксимации
передаточной функции, различают фильтры: эллиптические, Бесселя,
Баттерворта, Чебышёва;
3) по типам элементов: пассивные и активные фильтры.
1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ФИЛЬТРОВ ПО ВИДУ АЧХ
), режекторные (заграждаю-
По виду АЧХ (рис. 1) выделяют несколько типов фильтров, каждый из которых имеет свою характеристику и применяется для разных
целей.
• Низкочастотный фильтр (ФНЧ) пропускает низкие частоты и подавляет высокие частоты. Он используется для удаления высокочастотных
нала.
и подавляет низкие частоты. Применяется для устранения низкочастотных искажений, таких как гул или вибрация, и для выделения высокочастотных компонентов сигнала.
и подавляет остальные частоты
шумов и помех, а также для ограничения полосы частот сиг-
• Высокочастотный фильтр (ФВЧ) пропускает высокие частоты
• Полосовой фильтр пропускает частоты в определенной полосе
. Обычно используется для выделения
8
определенных полос частот сигнала, например для обработки звука
в музыкальных инструментах или в радиочастотном оборудовании.
• Заграждающий фильтр подавляет определенные частоты, образуя
«заграждающую» полосу частот. Этот тип фильтра используется для
устранения нежелательных частот в сигнале, таких как звуковые
частоты, которые могут быть вредными для слуха.
а б
в г
Рис. 1.1. Идеальные АЧХ основных типов
частотно-избирательных фильтров:
а – фильтр нижних частот ФНЧ; б – фильтр верхних частот ФВЧ;
в – полосовой фильтр ПФ; г – заграждающий фильтр ЗФ
9
1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ ФИЛЬТРОВ
ПО ТИПУ АППРОКСИМИРУЮЩИХ ПОЛИНОМОВ
Фильтры с идеальными АЧХ (рис. 1.1) физически нереализуемы.
Для реальных АЧХ (рис. 1.2) характерно непостоянство коэффициента
передачи как в полосе пропускания, так и в полосе задержания, а также
плавность перехода от одной полосы к другой.
Рис. 1.2. АЧХ фильтра нижних частот
Процедура синтеза электронного фильтра включает два основных
этапа. Первым этапом является аппроксимация – процедура получения
передаточной функции, с заданной точностью воспроизводящей заданные частотные или временные характеристики. Второй этап –
это реализация найденной аппроксимации передаточной функция
электрической цепью [1].
На практике часто используют типовые передаточные функции,
имеющие аналитическое решение. Наиболее распространенные передаточные функции
, аппроксимирующие АЧХ фильтров:
• фильтр Баттерворта с максимально плоской амплитудно-
частотной характеристикой (рис. 1.3, а);
• фильтр Чебышёва (типа I) – АЧХ содержит пульсации в полосе
пропускания и монотонна в полосе задержания (рис. 1.3, б);
• инверсный фильтр Чебышёва (типа II) – АЧХ монотонна в полосе
пропускания и обладает пульсациями в полосе задержания (рис. 1.3, в);
• эллиптические – АЧХ
имеет пульсации как в полосе пропускания,
так и в полосе задержания (рис. 1.3, г).
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]