Курсовая: Расчет частотных характеристик активного фильтра второго порядка на операционном усилителе - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Расчет частотных характеристик активного фильтра второго порядка на операционном усилителе

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 378 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!

Узнайте стоимость написания уникальной работы



МО УКРАИНЫ

Севастопольский государственный

технический университет





Кафедра РЭ



КУРСОВАЯ РАБОТА


по дисциплине

«Основы автоматизации проектирования радиоэлектронной аппаратуры»


Тема работы: Расчет частотных характеристик активного

фильтра второго порядка на операционном усилителе.





Номер зачётной книжки: 971959




Выполнил: ст. гр. Р-32д

Бут Р.

Проверил:

Иськив В.






СЕВАСТОПОЛЬ 2000

Задание: рассчитать АЧХ и ФЧХ заданного фильтра по уравнениям математической модели и сравнить данные расчетов с результатами применения стандартного пакета автоматизированного проектирования.

Исходные данные:

f0=11.5 кГц.

f1=6.2 кГц.

f2=9 кГц.

f3=9.2 кГц.

f4=10.5 кГц.


























Содержание

Стр.



  1. Выбор схемной реализации фильтра, разработка его эквивалентной схемы. ………………………………4


2. Формирование уравнений математической модели фильтра. ………………………………………………..5


  1. Разработка блок - схемы алгоритма и программы формирования матрицы главных сечений (МГС). …...9


  1. Расчет коэффициентов уравнения выхода. ………………………………………………………………….11


  1. Формирование системы линейных уравнений для расчета частотных характеристик, разработка алгоритма программы. ………..……………………………………………………………………………….12


  1. Расчет частотных характеристик с использованием пакета «Electronics Workbench Pro». ………………16


  1. Заключение. …………………………………………………………………………………………………….18


  1. Список литературы. …………………………………………………………………………………………...19





























1. Выбор схемной реализации фильтра, разработка его

эквивалентной схемы.


При выборе схемной реализации фильтра необходимо произвести оценку его добротности. Оценку добротности производится по отношению резонансной частоты к удвоенному значению частотного интервала по уровню 0,707

Следовательно

Добротность Q=3.14<2 - данный фильтр будет среднедобротным. Схема такого фильтра будет выглядеть следующим образом



R3






R2








Рис.1. Схема полосового фильтра со средней добротностью.


Для построения эквивалентной схемы фильтра, необходимо заменить операционный усилитель его схемой замещения, которая представлена на рис.2.

R1


Rвых

Е

R2







Рис.2. Схема замещения операционного усилителя.


где, R1=R2=500 кОм, Rвых=100 Ом, Е=1 В.





В результате замены операционного усилителя его схемой замещения, эквивалентная схема фильтра будет выглядеть как показано на рис. 3.

(4)


C4


R5

E1


(6)

(7)

R10

R11

C3

(2)

(3)


(5)


R7

R9

R6

I13

I12

E2


R8



(1)

(0)




Рисунок.3. Эквивалентная схема фильтра.






Рассчитаем элементы фильтра:


Пусть С3=16 нФ, С4=64 нФ, тогда остальные элементы схемы:


E1= 7.5 мВ;

E2= 7.125 мВ;

R5= 8.5 кОм;

R6= 40 кОм;

R7= 12 кОм;

R8= 4 кОм;

R9= 1.3 кОм;

R10= 2.8 кОм;

R11= 700 Ом;

I12= 5 мА;

I13= 0.5 мА.


  1. Формирование уравнений математической модели фильтра.


Более универсальным в задачах исследования, разработок является метод переменных состояния, отличительной особенностью и достоинством которого является возможность получения ММ в так называемой форме Коши (уравнения относительно производных), что позволяет использовать базовые программы математического обеспечения ЭВМ. Метод переменных состояний является базовым методом в САПР устройств, систем, сетей радиосвязи.

Суть метода состоит в том, что анализируемая RLC- цепь может представлена в виде: пассивной линейной R-цепи из которой выносятся реактивные элементы и независимые источники входных воздействий. Далее реактивные элементы и независимые источники представляются, как вектор состояния X(t) и вектор воздействия Xни(t) анализируемой цепи. Тогда полная система уравнений математической модели анализируемой цепи будет иметь вид:

Iрез(t)=В1X(t)+B2Xни(t) (I),


dX(t)/dt=P1(t)+P2Xни(t) (2),

Xвых(t)=Dl X(t)+ D2Xни(t) (3),

где

(1) - уравнение токов резистивных элементов, Bl, B2 -матричные коэффициенты, значение которых определяется топологией и сопротивлениями резистивных элементов R-цепи.

(2) - уравнение состояния, Р1,Р2-матричные коэффициенты, значения которых зависит от топологии цепи и параметров ее элементов;

(3) - уравнение выхода в котором скаляр Хвыx.(t) обозначает напряжение Uвых. либо ток Iвых. для выделенного при анализе выхода схемы, а коэффициенты D1,D2 определяются данными схемы.

Алгоритм решения системы (1) - (3) основан на следующей последовательности действий:

  • первоначально решаются уравнения (2) (при этом порядок уравнения, то есть число уравнений, объединенных в матричное выражение (2), определяется числом элементов вектора Х);

  • по найденному значению Х рассчитывается вектор Iрез. из

уравнения (1);

  • для известных значений Х и Iрез. находится значение

скаляра Хвых(t).

Значение коэффициентов В1, В2, Р1, Р2 находятся в результате преобразования топологических уравнений анализируемой цепи.




где FCL, FERx и т.п. -подматрицы МГС.


Для получение матрицы главных сечений необходимо преобразовать редуцированую матрицу цепи.

Запишем редуцированную матрицу:


В результате преобразований получим матрицу главных сечений:


Выделим подматрицы из МГС



Определим коэффициенты В1, В2, Р1, Р2, используя для этого программу “Mathcad”.

Составим необходимые транспонированые подматрицы


Составим матрицу сопротивлений Rp и Rx, а также матрицу ёмкостей C

Подставляя полченные матрицы в вышеприведённые формулы получим:





Для определения коэффициентов P1 и P2 составим подматрицу МГС Fci:

Тогда


























3.Разработка блок - схемы алгоритма и программы формирования матрицы главных сечений.












































Рис. 4. Блок-схема алгоритма программы формирования МГС.



Program MATR;

const k=30;

var n,m,i,j,c,r,e,Ii,s,l,G,z,y,p,q,d:integer;

STM:array[1..k,1..k] of integer;

PR:array[1..k] of integer;

b:array[1..k] of integer;

MGS,FERx,FCRx,FRpRx,FEL,FCL,FRpL,FEI,FCI,FRpI:array[1..k,1..k] of integer;

{ Процедура ввода структурной матрицы ипараметров схемы.}

procedure strm;

begin

writeln;

write(' ‚Введите количество узлов n=');

read(n);

write(' ‚ Введите количество ветвей m=');

read(m);

write(' ‚ Введите последовательно количество элементов схемы E,C,R,L,I.');

writeln;

write(' E='); read(e);

write(' C='); read(c);

write(' R='); read(r);

write(' L='); read(l);

write(' I='); read(Ii);

write('‚Введите элементы структурной матрицы СТРМ[i,j]=1,-1,0 если j ветвь');

writeln(втекает в i узел то СТРМ[i,j]=1, если вытекает то -1, если не подключен -0.');

for i:=1 to n do

begin writeln;

for j:=1 to m do

begin

write(' СТРМ[',i,'узел,',j,'ветвь]='); read(STM[i,j]);

end;

end;

{Вывод на экран структурной матрицы}

write(' СТРМ');

for i:=1 to n do

begin writeln;

for j:=1 to m do

write(STM[i,j]:3);

end;

end;

procedure sea;

begin

writeln;

write(' Для прлолжения программы нажмите ENTER . ');

readln;

end;

{”Формирование МГС из структурной матрицы.}

procedure MGSS;

begin

for s:=1 to n do begin i:=s;j:=s;

while i<=n do begin while j<=m do begin if STM[i,j]<>0 then begin

p:=i;g:=j;i:=n;j:=m end;j:=j+1 end;i:=i+1 end;

if p>s then for j:=1 to m do begin PR[j]:=STM[s,j];

STM[s,j]:=STM[p,j];

STM[p,j]:=PR[j] end;

if g<>s then begin

for i:=1 to n do b[i]:=STM[i,g];

for j:=g downto s+1 do

for i:=1 to n do STM[i,j]:=STM[i,j-1];

for i:=1 to n do STM[i,s]:=b[i] end;

if STM[s,s]=-1 then for j:=s to m do STM[s,j]:=-STM[s,j];

for i:=1 to n do begin if i<>s then begin

if STM[i,s]=1 then for j:=s to m do STM[i,j]:=STM[s,j]-STM[i,j];

if STM[i,s]=-1 then for j:=s to m do STM[i,j]:=STM[s,j]+STM[i,j] end;end;

end;

writeln('Матрица главных сечений');

for i:=1 to n do for j:=1 to m-s do MGS[i,j]:=STM[i,j+s];

for i:=1 to n do begin writeln;for j:=1 to m-s do begin

if MGS[i,j]=-1 then write(' ',MGS[i,j]);

if MGS[i,j]<>-1 then write(' ',MGS[i,j]) end;end;end;

{Формирование подматриц из МГС‘}

procedure MGS2;

begin

s:=r+e+c-n;

for i:=1 to e do {Выделение Ferхорд}

for j:=1 to s do

FERx[i,j]:=MGS[i,j];

for i:=e+1 to e+c do { Выделение Fcrхорд}

for j:=1 to s do

FCRx[i-e,j]:=MGS[i,j];

for i:=e+c+1 to n do { Выделение Fребер rхорд}

for j:=1 to s do

FRpRx[i-e-c,j]:=MGS[i,j];

for i:=1 to e do { Выделение Fel}

for j:=s+1 to s+l do

FEL[i,j-s]:=MGS[i,j];

for i:=e+1 to e+c do { Выделение Fcl}

for j:=s+1 to s+l do

FCL[i-e,j-s]:=MGS[i,j];

for i:=e+c+1 to n do { Выделение Frреберl}

for j:=s+1 to s+l do

FRpL[i-e-c,j-s]:=MGS[i,j];

for i:=1 to e do { Выделение Fei}

for j:=s+l+1 to s+l+Ii do

FEI[i,j-s-l]:=MGS[i,j];

for i:=e+1 to e+c do { Выделение Fci}

for j:=s+l+1 to s+l+Ii do

FCI[i-e,j-s-l]:=MGS[i,j];

for i:=e+c+1 to n+1 do { Выделение Frреберi}

for j:=s+l+1 to s+l+Ii do

FRpI[i-e-c,j-s-l]:=MGS[i,j];

end;

begin

strm;

sea;

MGSS;

sea;

MGS2;

write('FERx');

for i:=1 to e do

begin writeln;

for j:=1 to s do

write(FERx[i,j]:4);

end;

sea;

write('FCRx');

for i:=1 to c do

begin writeln;

for j:=1 to s do

write(FCRx[i,j]:4);

end;

sea;

write('FRpRx');

for i:=1 to n-e-c do

begin writeln;

for j:=1 to s do

write(FRpRx[i,j]:4);

end;

sea;

write('FEL');

for i:=1 to e do

begin writeln;

for j:=1 to l do

write(FEL[i,j]:4);

end;

sea;

write('FCL');

for i:=1 to c do

begin writeln;

for j:=1 to l do

write(FCL[i,j]:4);

end;

sea;

write('FRpL');

for i:=1 to n-1-e-c do

begin writeln;

for j:=1 to l do

write(' ',FRpL[i,j],' ');

end;

sea;

write('FEI');

for i:=1 to e do

begin writeln;

for j:=1 to Ii do

write(FEI[i,j]:4);

end;

sea;

write('FCI');

for i:=1 to c do

begin writeln;

for j:=1 to Ii do

write(FCI[i,j]:4);

end;

sea;

write('FRpI');

for i:=1 to n-e-c do

begin writeln;

for j:=1 to Ii do

write(FRpI[i,j]:4);

end;

sea;

end.








4.Расчет коэффициентов уравнения выхода.

Для расчета коэффициентов D1, D2 уравнения выхода в случае, когда Xвых.(t)=Uвых(t), выходной отклик цепи можно представить в виде алгебраической суммы напряжений ветвей при обходе некоторого контура от начальной выходной клеммы к конечной.

В том случае когда выходное напряжения снимается с резистивного элемента, формирование коэффициентов может быть представлено в виде некоторого алгоритма представленного ниже.

Алгоритм расчета коэффициентов:

  1. D1 - определяется как к-я строка коэффициента В1, где к-порядковый номер элемента в соответствующем векторе Iрез;

  2. D2-определяется как элемент b[k,i] из коэффициента В2, где i-порядковый номер входного источника в векторе Xни.

  3. Если Xвых=U[Rk] коэффициенты D1=D1*Rk, D2=D2*Rk.

На основание выше всего изложенного рассчитаем коэффициенты D1, D2:

k=4, i=2.




5.Формирование системы линейных уравнений для расчета частотных характеристик, разработка алгоритма программы.


Для анализа частотных характеристик цепи достаточно воспользоваться уравнением состояния (1) и выхода(3). Предполагая характер входного воздействия гармонической функцией времени и записывая Хни(t) как Хвх(t),

запишем эти уравнения в комплексной форме:



Полагая Хвх = 1 можно определить Хвых = К*Хвх. Представляя переменные Х и К в развернутой форме и приводя подобные, получим следующею систему уравнений позволяющую рассчитать действительную и мнимую части комплексного коэффициента передачи:










Распишем эту систему конкретно для нашего случая, и получим следующий результат:


Решим эту систему методом Крамера


где p1= -6.152^7 и p2= -1.48^7.



По найденным значениям х найдем мнимую и действительную части комплексного коэффициента передачи цепи К' и К''







АЧХ и ФЧХ строятся по следующим формулам


Рис. 5. АЧХ и ФЧХ проектируемой цепи.
















6.Расчет частотных характеристик с использованием пакета

«Electronics Workbench Pro».

В данном пакете была спроектирована схема полосового фильтра.


И были получены следующие результаты:



АЧХ





ФЧХ



















7. Заключение.

В ходе выполненной работы пришли к следующим результатам:


  1. Была проверена правильность выбора схемы и её расчёта с помощью новейшего пакета компьютерного моделирования электронных схем “Electronics Workbench Pro” .


  1. Для убеждения в правильности расчёта схемы, расчёты также проводились в программе “Mathcad”. В результате были получены зависимости АЧХ и ФЧХ от частоты, изображенные на рис. 5.


  1. На основе полученных результатов можно сказать, требуемая перед нами цель была выполнена. Есть некоторые различия, но они обусловлены погрешностью математических вычислений.

8. Список используемой литературы.

1. Мошиц Г., Хорн П. “Проектирование активных фильтров”.

  1. Калабеков Б.А. и др. “Методы автоматизированного расчета электронных схем.”.

3. Конспект лекций.


1Авиация и космонавтика
2Архитектура и строительство
3Астрономия
 
4Безопасность жизнедеятельности
5Биология
 
6Военная кафедра, гражданская оборона
 
7География, экономическая география
8Геология и геодезия
9Государственное регулирование и налоги
 
10Естествознание
 
11Журналистика
 
12Законодательство и право
13Адвокатура
14Административное право
15Арбитражное процессуальное право
16Банковское право
17Государство и право
18Гражданское право и процесс
19Жилищное право
20Законодательство зарубежных стран
21Земельное право
22Конституционное право
23Конституционное право зарубежных стран
24Международное право
25Муниципальное право
26Налоговое право
27Римское право
28Семейное право
29Таможенное право
30Трудовое право
31Уголовное право и процесс
32Финансовое право
33Хозяйственное право
34Экологическое право
35Юриспруденция
36Иностранные языки
37Информатика, информационные технологии
38Базы данных
39Компьютерные сети
40Программирование
41Искусство и культура
42Краеведение
43Культурология
44Музыка
45История
46Биографии
47Историческая личность
 
48Литература
 
49Маркетинг и реклама
50Математика
51Медицина и здоровье
52Менеджмент
53Антикризисное управление
54Делопроизводство и документооборот
55Логистика
 
56Педагогика
57Политология
58Правоохранительные органы
59Криминалистика и криминология
60Прочее
61Психология
62Юридическая психология
 
63Радиоэлектроника
64Религия
 
65Сельское хозяйство и землепользование
66Социология
67Страхование
 
68Технологии
69Материаловедение
70Машиностроение
71Металлургия
72Транспорт
73Туризм
 
74Физика
75Физкультура и спорт
76Философия
 
77Химия
 
78Экология, охрана природы
79Экономика и финансы
80Анализ хозяйственной деятельности
81Банковское дело и кредитование
82Биржевое дело
83Бухгалтерский учет и аудит
84История экономических учений
85Международные отношения
86Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
87Финансы
88Ценные бумаги и фондовый рынок
89Экономика предприятия
90Экономико-математическое моделирование
91Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Если учеба - это дорога, то списывание - это срез пути.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по радиоэлектронике "Расчет частотных характеристик активного фильтра второго порядка на операционном усилителе", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru