6. Принципиальная схема

По результатам расчета составим схему фильтра в программе Micro-Cap (рис. 5.3). Резисторам и конденсаторам зададим допустимое отклонение параметров от расчетных, указав соответствующее имя модели (MODEL) из имеющихся или, как сделано в примере, составив описание новой модели:

Рис. 3Принципиальная схема конверторного ФВЧ-В 6-го порядка

Тип операционных усилителей можно выбрать из библиотеки программы Micro-Cap, но можно задать и другой тип, указав как “Новый” и заполнив поле параметров. Учитывая, что в конверторном ФНЧ со схемойВимеет место глубокая компенсация фазовых искажений, выбираем ОУ типаLF156 с площадью усиленияМГц икоэффициентом усиления . Положительным свойством ОУLF156 является малый ток смещенияпА, что важно, поскольку цепь, по которой протекают постоянные входные токи операционных усилителей, высокоомна (,). Имея малый ток сдвига пА,LF156 не отличается столь же малым напряжением сдвига (мВ). Но поскольку предполагается, что фильтр, рассматриваемый в качестве примера, не предназначен для работы с сигналами с частотой, равной нулю, и нет особых требований к потребляемому току в режиме отсутствия сигнала, выбор операционного усилителя типаLF156 можно считать приемлемым.

7. Анализ схемы

Установим уровень 1 (LEVEL1) модели операционных усилителей, чтобы на этом этапе исследования исключить влияние частотных свойств ОУ на АЧХ фильтра. В режиме Анализ/Частотные характеристики получим на экране монитора АЧХ общего вида и АЧХ в полосе пропускания, как показано на (рис. 4).

Рис. 4. АЧХ общего вида и в полосе пропускания ФНЧ (L1)

На графике АЧХ общего вида найдем и отметим (левым курсором) точку наибольшего максимума в полосе режекции. На этом же графике для подтверждения правильности выбора точки отметим правым курсором точку наименьшего максимума АЧХ в полосе режекции. На графике АЧХ в полосе пропускания найдем и отметим с помощью курсоров точки, где коэффициент передачи максимален (он же номинальный коэффициент усиления) и минимален. При этом разность междуи, т.е. неравномерность АЧХ в полосе пропускания, в нашем случае составляет примерно 0.298 дБ, что близко к заданной неравномерности, учитывая подъем АЧХ, вызванный резисторамии.После успешного завершения этой части исследования переходим к измерению граничных частот полос пропускания и режекции, для чего опять установим уровень 1 модели ОУ и запустим режим Анализ/Частотные характеристик:

Рис. 5 Определение граничных частот ФВЧ (L1)

На графике АЧХ общего вида установим правый курсор в точку наибольшего максимума, а правому курсору зададим тот же уровень, предварительно поместив его в области полосы пропускания. Положение левого курсора на оси частот указывает на граничную частоту полосы режекции. Граничная частота полосы пропускания определяется аналогично, для чего на графике АЧХ в полосе пропускания левый курсор установим в точку минимума коэффициента передачи, а правому курсору зададим тот же уровень, поместив его предварительно правее положения левого курсора. По положению правого курсора на оси частот определяется граничная частота полосы пропускания.

Неравномерность АЧХ в полосе пропускания (), гарантированное затухание в полосе режекции () и коэффициент прямоугольности () найдем из их определений:

=0,355*;=-280.861*;=-63.466; =14.997*;=7.498*:

; ;

.

где ,ивыражены в децибелах.

Данные, полученные на этом этапе проектирования, занесем в строку “измеренные L1” табл. 3.

Чтобы исследовать влияние частотных свойств ОУ на параметры фильтра, установим уровень 3 модели операционных усилителей и повторим предыдущий пункт методики (кроме определения влияния и).

Рис.6. АЧХ общего вида и в полосе пропускания ФНЧ (L3)

Графики АЧХ и параметры, полученные при учете частотных свойств ОУ типа LF157А,представлены соответственно на рис. 6, 7 и в строке “измеренныеL3” табл. 3.

На графике АЧХ общего вида найдем и отметим (левым курсором) точку наибольшего максимума в полосе режекции. На этом же графике для подтверждения правильности выбора точки отметим правым курсором точку наименьшего максимума АЧХ в полосе режекции. На графике АЧХ в полосе пропускания найдем и отметим с помощью курсоров точки, где коэффициент передачи максимален и минимален. При этом разность междуи, т.е. неравномерность АЧХ в полосе пропускания, в нашем случае составляет примерно 0.31396 дБ, что близко к заданной неравномерности. После успешного завершения этой части исследования переходим к измерению граничных частот полос пропускания и режекции, для чего опять установим уровень 3 модели ОУ и запустим режим Анализ/Частот­ные характеристики.

Рис. 7. Определение граничных частот ФНЧ (L3).

На графике АЧХ общего вида установим левый курсор в точку наибольшего максимума, а правому курсору зададим тот же уровень, предварительно поместив его в области полосы пропускания. Положение правого курсора на оси частот указывает на граничную частоту полосы режекции. Граничная частота полосы пропускания определяется аналогично, для чего на графике АЧХ в полосе пропускания левый курсор установим в точку минимума коэффициента передачи, а правому курсору зададим тот же уровень, поместив его предварительно правее положения левого курсора. По положению правого курсора на оси частот определяется граничная частота полосы пропускания.

=0,586*; =-295.563*; =-63.492; =14.992*; =7.491*:

;;

.

табл. 5.14.

Параметры	дБ		дБ	кГц	кГц	дБ
Расчетные		2,000	63,47	15,000	7,500	0
Измеренные L1	0.2805	2,0001	63,11	14,997	7,498	-0,0003
Измеренные L3	0.2949	1,997	62,90	14,992	7,491	-0.0006