Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Программные средства профессиональной деятельности. Учебно-методическое пособие
.pdf
Рис. 4.1. Пример заполнения формы Design для задания
пассивного полосового фильтра Баттерворта
Рис. 4.2. Пример заполнения формы Options
41
Для анализа в частотной области нужно удалить лишний текст со
схемы и на вход поставить источник синусоидального тока (Sine
Source, модель 1 MHz). Ввод компонентов описан в разделе 2.2.
На схеме должны стоять метки In и Out, показывающие вход и выход
фильтра. Итоговый вид схемы показан на рис. 4.4.
Рис. 4.3. Схема и описание полосового фильтра Баттерворта
Рис. 4.4. Схема фильтра для анализа в частотной области
4. Построить АЧХ и ФЧХ фильтра. Определить коэффициент
передачи в рабочей полосе и граничные частоты
Открыть окно для частотного анализа, для этого в главном меню
программы нужно выбрать пункт Analysis>AC, после чего откроется
42
окно настроек частотного анализа. Подробно параметры частотного
анализа описаны в разделе 2.6.
В окне нужно указать настройки для отображения АЧХ и ФЧХ
фильтра. Для этого надо заполнить следующие пункты (рис. 4.5).
Frequency Range – диапазон отображаемых частот. Необходимо задать в соответствии с заданием, чтобы наглядно отображалась полоса
пропускания фильтра.
В полях ввода X Expression и Y Expression задать зависимости параметров, как показано на рис. 4.5.
Рис. 4.5. Установки частотного анализа
На рис. 4.5 показаны следующие параметры:
P – номер графика, на котором будет отображена зависимость;
X Expression – выражение для переменной по оси x (для построения
АЧХ и ФЧХ показывается частота);
Y Expression – выражение для переменной по оси y (для построения
АЧХ в дБ указывают DB(V(OUT)) и для ФЧХ – PH(V(OUT))).
В полях X Range
и Y Range указывают масштаб, для того чтобы
программа всегда определяла масштаб автоматически, указывают
AutoAlways.
После установки параметров запускают моделирование нажатием
кнопки «Run».
Получившиеся графики поместить в отчет и определить коэффициент передачи в полосе пропускания и ширину полосы пропускания по
уровню минус 3дБ.
Пример зависимостей АЧХ и ФЧХ приведен на рис
. 4.6.
43
Рис. 4.6. АЧХ и ФЧХ фильтра
5. Заменить номиналы элементов схемы на реально существу-
ющие. Задать компонентам модели разброс параметров
При синтезе схем расчетные номиналы элементов могут отличаться
от реально выпускаемых. Это может привести к искажению параметров разрабатываемого устройства. Номинальные значения промышленно выпускаемых электронных компонентов соответствуют рядам
номиналов радиодеталей.
Ряд номиналов радиодеталей – это стандартизированный набор
значений параметров радиодеталей, например сопротивление резисторов, емкость конденсаторов, индуктивность катушек. Использование ряда номиналов позволяет унифицировать и стандартизировать
электронные компоненты, упрощая процесс проектирования, производства и обслуживания аппаратуры.
Рядам присвоены условные обозначения, состоящие из буквы Е
и числа, равного количеству значений ряда в диапазоне от 1 до 10
(например, Е6, Е12, Е192). Каждый ряд соответствует определенному
допуску в номиналах деталей. Так, детали из ряда E6 имеют допустимое отклонение от номинала ±20 %, из ряда E12 – ±10 %, из ряда
E24 – ±5 % [3].
Для построенной схемы необходимо заменить номиналы элементов
на соответствующие ряду Е48. Ряд 48 приведен в табл. 2.
44
Таблица 2
Номинальные значения ряда E48
1 1,05 1,1 1,15 1,21 1,27 1,33 1,4 1,47 1,54
1,62 1,69 1,78 1,87 1,96 2,05 2,15 2,26 2,37 2,49
2,61 2,74 2,87 3,01 3,16 3,32 3,48 3,65 3,83 4,02
4,22 4,42 4,64 4,87 5,11 5,36 5,62 5,9 6,19 6,49
6,81 7,15 7,5 7,87 8,25 8,66 9,09 9,53
Схема рис. 4.4 с измененными номиналами показана на рис. 4.7.
Рис. 4.7. Схема фильтра. Номиналы элементов выбраны из ряда Е48
Для каждого элемента задать разброс параметров. Для этого
двойным щелчком по каждому элементу открываем его настройки,
выбираем строку MODEL= и нажимаем кнопку New. После чего появится название новой модели (рис. 4.8). В поле L для катушек, С для
конденсаторов и R для резисторов вписать «1 DEV=2 %» и нажать
кнопку «ОК». Для других элементов того же типа эту модель можно
выбрать в поле value. Такие модели должны быть заданы для каждого
элемента.
6. Построить АЧХ и ФЧХ измененной схемы фильтра. Опреде-
лить коэффициент передачи в рабочей полосе и граничные частоты
Построить АЧХ и ФЧХ подобно тому, как описано в пункте 4.
Определить коэффициент передачи и полосу пропускания.
45
Рис. 4.8. Задание разброса параметров элементов
7. Провести статический анализ с АЧХ и ФЧХ
В меню окна с графиками выбрать Monte Carlo>Options, задать
настройки (рис. 4.9). Особенности статистического анализа в программе Micro-Cap описаны в разделе 2.7. Запустить частотный анализ.
В результате должны получиться графики, на которых изображены
АЧХ и ФЧХ для каждого испытания (рис. 4.10).
8. Построить диаграммы распределения коэффициента переда-
чи и полосы частот
В основном меню окна частотного анализа выбрать Monte
Carlo>Histograms>Add Histogram (рис. 4.11), после чего должно
открыться окно для задания настроек гистограмм (рис. 4.12).
46
Подробнее о построении гистограмм написано в разделе 2.8. В открывшемся окне нужно нажать кнопку Get, что приведет к открытию
окна, показанного на рис. 4.13.
Рис. 4.9. Настройки анализа Монте-Карло
Рис. 4.10. Результата анализа Монте-Карло
47
Рис. 4.11. Вызов окна задания настроек гистограмм
Рис. 4.12. Окно задания настроек гистограмм
48
Рис. 4.13. Параметры для построения гистограммы
распределения ширины полосы пропускания
Для построения гистограммы распределения ширины полосы
(рис. 4.13) пропускания нужно в меню Function выбрать функцию
Width (ширина). В поле Expression – выражения для построения АЧХ
DB(V(OUT)). В поле Level (уровень) указать уровень, по которому
определяется полоса пропускания (на 3 дБ ниже коэффициента передачи фильтра). Построенную гистограмму нужно занести в отчет.
Пример гистограммы представлен на рис. 4.12.
Рис. 4.14. Гистограммы распределения ширины полосы пропускания
49
Для построения гистограммы распределения ширины полосы
пропускания нужно в меню Function выбрать функцию Y Level.
В поле Expression – выражения для построения АЧХ DB(V(OUT)).
В поле X Level (уровень) указать уровень центральную частоту фильтра. Построенную гистограмму нужно занести в отчет.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]