1. Вибір схеми, розрахунок її елементів, підбір стандартних номіналів
В якості схеми другого порядку виберемо наступну схему на операційному підсилювачі:
Рис. 1. Схема фільтра високих частот другого порядку
Виберемо малошумящий операційний підсилювач OPA - 27, а клас точності конденсаторів візьмемо рівним 5%. Клас точності резисторів визначимо за результатами статистичного моделювання.
Задамо значення конденсаторів C1, C2, C3 рівними відповідно 0.01 мкФ, 0.015 мкФ і 0.1 мкФ. R3 візьмемо рівним 1 кОм. Номінали інших резисторів отримаємо за результатами розрахунку фільтра.
Розрахунок елементів схеми, побудова ідеальної та реальної частотних характеристик.
Повний розрахунок схеми проведений в математичному пакеті MathCAD, розрахунки наведені в додатку.
Величини елементів розраховуються за формулами:
де
При розрахунку отримаємо значення: R1=555 Ом, R2=2028 Ом, R4=316 Ом.
Статистичне моделювання показує, що необхідно вибрати значення з ряду E96, т. к. вже при значеннях з ряду E48 кількість виробів, що вимагають настройки перевищує 10%.
2. Розрахунок і побудова графіків ідеальної та реальної ЧХ
Для ідеальної: R1=555 Ом, R2=2028 Ом, R3=1000 Ом, R4=316 Ом
Для реальної: R11=555 Ом (5%), R22=2028 Ом (1%), R33=1000 Ом (1%), R44=316 Ом (1%)
Обчислення практичних значень:
Ідеальна ЧХ Реальна ЧХ
Лінійні характеристики:
Логарифмічні характеристики:
Рис. 1.1. Ідеальна та реальна частотні характеристики
На Рис. 1.1. видно невідповідність отриманої і заданої характеристик. Наше завдання полягає в тому, щоб розробити методику налаштування для отримання заданої характеристики, а також зібрати та налаштувати схему за допомогою програми Electronic Workbench, Multisim.
3. Розрахунок і аналіз матриці чутливості, вибір настроювальних елементів визначення методики настройки
Для точного налаштування схеми необхідно вибрати настроювальні елементи. Їх правильний вибір здійснюється за допомогою побудови матриці чутливості.
Настроювальні елементи вибираються для кожного параметра схеми (fp, qp, k) окремо за максимальним значенням відповідного рядка матриці.
Налаштування qp за допомогою R2, k з помощьюR3.
Налаштування qp за допомогою R3, k з помощьюС.
4. Статичний моделювання впливу розкиду величин елементів схеми на параметри її частотної характеристики
Кількість розраховуються ситуацій:
Мінлива приймає значення від 0 до N - 1 для розрахунку N ситуації
Побудова гістограм.
Мінімальне значення
максімалная значення
Середнє значення
Кількість стовпців гістограми
Допоміжні змінні
