Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Программные средства профессиональной деятельности. Учебно-методическое пособие
.pdf
На странице Get Function используются следующие поля.
• Function: выпадающий список, содержащий доступные функции.
• Expression: выбор выражений, для которых заданная функция бу-
дет выполнять измерения. Доступны только выражения, построенные
во время выполнения.
• Boolean: логическое выражение, которое должно быть истинным.
Обычно эта функция используется для исключения какой-либо нежелательной части кривой из поиска функции
. Типичным выражением
здесь будет «T>100ns». Это даст указание программе исключить любые точки данных, для которых T ≤ 100 нс.
• N: целое число, которое указывает, какой из экземпляров вы хотите найти и измерить. Например, может потребоваться измерение импульсов различной длительности. Номер один – первый слева, начиная
с первого момента.
• Default Parameters: эта кнопка
рассчитывает параметры по умол-
чанию.
Следующие три поля будут доступны при выборе соответствую-
щей функции.
• Low: в этом поле указывается минимальное значение, которое
будет использоваться некоторыми функциями. Например, в функции
Rise_Time это поле определяет нижнее значение, при котором измеряется нарастающий фронт.
• High: в этом поле указывается максимальное значение, которое
будет
использоваться некоторыми функциями. Например, в функции
Rise_Time это определяет максимальное значение, при котором измеряется нарастающий фронт.
• Level: значение, которое будет использоваться процедурами поиска. Например, в функции Width этот параметр определяет значение
выражения, по которому измеряется ширина.
31
3. ВСТРОЕННЫЙ КОНСТРУКТОР
ФИЛЬТРОВ ПРОГРАММЫ Micro-Cap
В программе Micro-Cap есть встроенная программа Filter Design,
которая позволяет синтезировать схемы активных и пассивных аналоговых фильтров. Тип фильтра, характерные частоты и коэффициент
усиления фильтра задаются пользователем. Результатом работы функции является рассчитанный порядок фильтра при аппроксимации передаточной функции различными типами полиномов, а также таблицы
нулей и полюсов отдельных звеньев фильтра
рассчитывает стандартные реализации схем звеньев фильтра и записывает их в отдельные файлы для дальнейшего использования.
Для того чтобы зайти в меню синтеза фильтров нужно в главном
меню программы нажать кнопку Design (рис. 3.1) и в открывшемся меню выбрать пункт, соответствующий типу фильтра: Active Filters – активные фильтры)
и Passive Filters – пассивные фильтры.
. После этого программа
Рис. 3.1. Меню Design программы Micro-Cap
3.1. СИНТЕЗ АКТИВНОГО ФИЛЬТРА
При выборе Design > Active Filters открывается окно Active Filter
Designer, показанное на рис. 3.2. Окно содержит три вкладки: Design
(проектирование), Implementation (реализация), Options (опции).
32
Рис. 3.2. Окно конструктора активных фильтров
3.1.1. ВКЛАДКА DESIGN
Вкладка Design содержит четыре раздела: Type (тип), Response (ча-
стотная характеристика), Specification (технические характеристики),
Poles and Zeros (полюса и нули).
В разделе Type (тип) выбирают тип фильтра:
• Low-Pass (фильтр нижних частот);
• High-Pass (фильтр верхних частот);
• Bandpass (полосовой фильтр);
• Notch (режекторный фильтр);
• Delay (фильтр, обеспечивающий задержку).
Справа от меню выбора фильтра схематично изображена АЧХ
фильтра с указанием параметров.
33
В разделе Response (частотная характеристика) выбирают математическую аппроксимацию идеального фильтра:
• Butterworth (Баттерворта);
• Chebyshev (Чебышёва);
• Bessel (Бесселя);
• Elliptic (эллиптический);
• Inverse-Chebyshev.
В разделе Specification (технические характеристики) задают параметры выбранной АЧХ фильтра. Доступны два режима моделирования: Mode 1 и Mode 2.
В режиме Mode 1 задают функциональные характеристики (доступные
параметры могут меняться в зависимости от типа фильтра
и его реализации):
• Passband Gain (усиление в полосе пропускания);
• Passband Ripple (неравномерность в полосе пропускания);
• Stopband Atten (затухание в полосе заграждения);
• Center Freq (центральная частота).
• Passband (полоса пропускания);
• Stopband (полоса заграждения).
В режиме Mode 2 задают непосредственно значения параметров
проекта и число звеньев фильтра.
В разделе Poles and Zeros (полюсы и нули) показаны числовые значения полюсов, нулей и добротностей полинома отклика. По сути, это
показывает математическую конструкцию фильтра.
Кнопки Bode (Боде), Step (шаг) и Impulse (импульс) открывают окно с графиками Боде, переходной характеристикой и импульсной характеристикой соответственно.
3.1.2. ВКЛАДКА IMPLEMENTATION
Эта страница позволяет решить, как создать или реализовать конструкцию фильтра. Она имеет несколько крупных разделов.
В разделе Stage Values (параметры каскада) можно указать тип реализации схемы и коэффициент усиления, назначаемый каждому каскаду. Он даже позволяет поэтапно редактировать полюса и нули.
Опция Same Circuit for Each Stage (одна и та же схема для каждого
каскада) задает для всех каскадов одну и ту же схему реализации.
34
Рис. 3.3. Вкладка Implementation
Параметр Impedance Scale Factor (масштабный коэффициент импеданса) позволяет указать масштабный коэффициент, который будет
применяться ко всем значениям пассивных компонентов. Коэффициент умножает все значения резисторов и делит все значения конденсаторов. Это не меняет форму кривой отклика, но сдвигает значения
компонентов к более подходящим или практичным значениям.
Параметр Oamp Model to Use позволяет выбрать модель
использу-
емого операционного усилителя.
Параметры Resistor Values (параметры резисторов) и Capacitor
Values (параметры конденсаторов) определяют, как выбираются значения резисторов и конденсаторов. Можно создать схему, используя
точные вычисленные значения, отдельные значения или последовательные/параллельные комбинации значений, выбранных из списка
стандартных деталей.
Кнопка Preferences Combinations позволяет выбрать параметры
для компонентов, включая используемые стандартные
35
файлы.
3.1.3. ВКЛАДКА OPTIONS
На этой странице можно установить несколько параметров
(рис. 3.4).
Параметры поля Component Value Format позволяют выбрать, будут ли значения компонента указываться в научном, инженерном, десятичном формате или формате по умолчанию.
Рис. 3.4. Вкладка Options
Параметры поля Polynomial Format позволяют выбрать, будут ли
значения полиномиальных коэффициентов указываться в научном,
инженерном, десятичном формате или в представлении по умолчанию.
Опции поля Plot (график) позволяют выбрать, что отображать на
графике. Можно выбрать коэффициент усиления, фазу, групповую задержку, а также отдельные графики или сгруппированные графики.
Опция Auto Scale включает автоматическое масштабирование
графиков каждый раз, когда изменяется характеристика фильтра,
36
в противном случае при пересчете графика будут использоваться те же
диапазоны.
Поле Number of Data Points определяет, сколько точек данных будет нанесено на график. Обычно достаточно значения по умолчанию,
равного 500, но для фильтров очень высокого порядка может потребоваться увеличить количество точек, чтобы сохранить точность вблизи
крутых краев полосы.
Параметр Save To позволяет выбрать
место размещения фильтра:
New Circuit – новая схема; Current Circuit – текущая схема.
Опция Show Circuit отображает схему, которая будет создана, чтобы можно было просмотреть ее, не создавая схему.
Параметр Create позволяет выбрать способ создания фильтра.
При выборе варианта Circuit (схема) фильтр создается и помещается
либо в новую схему, либо в текущую схему. При выборе варианта
Macro (макрос) фильтр создается как макрос и помещается либо в новую, либо в текущую цепь.
Опции поля Text позволяют включить несколько дополнительных
фрагментов текста. Опция Show Title (показать заголовок) формирует
текстовый блок с указанием основных характеристик фильтра.
Опция Show Polynomial (показать полином) формирует текстовый
блок, содержащий полиномиальную функцию. Полиномиальная функция
является символьной переменной и может быть построена в зависимости от частоты в качестве идеальной характеристики, с которой
можно сравнить фактические параметры схемы.
3.2. СИНТЕЗ ПАССИВНОГО ФИЛЬТРА
При выборе Design > Passive Filters меню открывается окно Passive
Filter Designer, показанное на рис. 3.5. Окно содержит три вкладки:
Design (проектирование), Implementation (реализация), Options (опции).
3.2.1. ВКЛАДКА DESIGN
Вкладка Design (рис. 3.5) аналогична вкладке Design конструктора
активных фильтров. Значение компонентов вкладки можно посмотреть
в разделе 3.1.1.
37
Рис. 3.5. Вкладка Design конструктора пассивных фильтров
3.2.2. ВКЛАДКА IMPLEMENTATION
Вкладка Implementation (реализация) позволяет решать, как осуществить конструктивную реализацию пассивного фильтра (рис. 3.6).
Она имеет несколько полей.
В разделе Circuit выбирается тип реализации пассивного LC-фильтра
(Standart или Dual).
Параметры Resistor Values (параметры резисторов), Capacitor
Values (параметры конденсаторов) и Inductor Values (параметры катушек индуктивности) определяют, как выбираются значения резисторов
и конденсаторов. Можно
создать схему, используя точные вычисленные
значения, отдельные значения или последовательные/параллельные
комбинации значений, выбранных из списка стандартных деталей.
Параметр Impedance Scale Factor позволяет указать масштабный
коэффициент, который будет применяться ко всем значениям пассивных компонентов. Коэффициент умножает все значения резисторов
и катушек индуктивности и делит все значения конденсаторов.
38
Он не меняет форму кривой отклика, но используется для смещения
значений компонентов к более подходящим или практичным значениям.
Рис. 3.6. Вкладка Design конструктора пассивных фильтров
Параметр Source/Load Resistor позволяет указать желаемое значение сопротивления источника и нагрузочного резистора. Если выбрана
опция «Точно», это значение после умножения на масштабный коэффициент импеданса будет использоваться для резисторов источника
и нагрузки в конечной цепи. Если опция «Точно» не отмечена и выбран файл резистора (*.res), вместо него будет использоваться значение
из файла резистора, ближайшее к желаемому значению.
Кнопка Preferences Combinations позволяет выбрать параметры для
компонентов, включая используемые стандартные файлы.
3.2.3. ВКЛАДКА OPTIONS
Вкладка Options диалогового окна синтеза пассивных фильтров
ничем не отличается от вкладки Options диалогового окна синтеза активных фильтров (см. рис. 3.4). Значение компонентов вкладки можно
посмотреть в разделе 3.1.4.
39
4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Открыть соответствующий варианту конструктор фильтров
(активных или пассивных)
Для того чтобы зайти в меню конструктора фильтров, нужно
в главном меню программы нажать кнопку Design (рис. 4.1) и в открывшемся меню выбрать пункт, соответствующий типу фильтра:
Active Filters – активный фильтр; Passive Filters – пассивные фильтры.
2. На вкладке Design задать тип фильтра, параметры и матема-
тическую аппроксимацию
В открывшимся окне конструктора фильтров на вкладке Design
необходимо задать параметры фильтра в соответствии с вариантом.
Описание вкладки Design приведено в разделах 3.1.1 и 3.2.1.
На рис. 4.1 показан пример заполнения формы для задания пассивного полосового фильтра Баттерворта с параметрами: центральная частота 1 кГц; полоса пропускания 100 Гц, полоса заграждения 200 Гц;
затухание
После чего перейти на вкладку Options (рис. 4.2) и в поле Create
указать Circuit. Описание вкладки Options приведено в разделе 3.1.3.
После чего нажать кнопку «ОК».
3. Подготовить исходную схему фильтра для частотного анализа
После завершения работы с конструктором фильтров MicroCap
рассчитывает схему фильтра. В окне появляется рассчитанная схема
фильтра
функцией. Пример схемы фильтра, рассчитанной по параметрам, заданным на рис. 4.1, показан на рис. 4.3. Опции поля Text позволяют
включить несколько дополнительных фрагментов текста. Опция Show
Title (показать заголовок) формирует текстовый блок с указанием основных характеристик фильтра. Опция Show Polynomial (показать полином) формирует
функцию. Полиномиальная функция является символьной переменной
и может быть построена в зависимости от частоты в качестве идеальной характеристики, с которой можно сравнить фактические параметры схемы. Получившиеся данные нужно сохранить в отчет.
в полосе заграждения 20 дБ.
и текстовые блоки с его характеристиками и полиномиальной
текстовый блок, содержащий полиномиальную
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]