Расчет частотных характеристик активного фильтра второго порядка на операционном усилителе (стр. 1 из 2)
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
3. Разработка блок - схемы алгоритма и программы формирования матрицы главных сечений (МГС). …...9
4. Расчет коэффициентов уравнения выхода. ………………………………………………………………….11
5. Формирование системы линейных уравнений для расчета частотных характеристик, разработка алгоритма программы. ………..……………………………………………………………………………….12
6. Расчет частотных характеристик с использованием пакета «Electronics Workbench Pro». ………………16
7. Заключение. …………………………………………………………………………………………………….18
8. 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
 |
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.
 |
 |
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 . ');