- •Содержание:
- •1. Введение
- •1.1. Характеристики и параметры фильтров
- •1.2. Конструирование функций передачи фильтров
- •1.3. Синтез базовой матрицы низкочувствительных фильтров
- •2. Конверторные фильтры
- •2.1. Синтез лестничныхLc-фильтров
- •2.2. Конверторные фильтры нижних и верхних частот
- •2.3. Полосовые конверторные фильтры
- •3. Техническое задание
- •4. Структурная схема
- •5. Расчет элементов
- •6. Принципиальная схема
- •7. Анализ схемы
- •8. Метод монте-карло
- •9. Выбор типов элементов
- •10. Вывод
- •11. Список использемой литературы
8. Метод монте-карло
Исследуем стабильность амплитудно-частотной характеристики фильтра методом Монте-Карло, выбрав гауссов закон распределения разброса параметров резисторов и конденсаторов в рамках оговоренных ранее допусков % и%. Возможный коридор отклонений АЧХ можно определить по (рис. 8).
Вероятностные характеристики неравномерности АЧХ в пределах от 100 до ц, приведенные в табл. 4, определяются по гистограмме, полученной в результате статистических испытаний и представленной на (рис. 9).
Рис. 8.Исследование АЧХ ФНЧ методом Монте-Карло.
Рис. 9. Гистограмма вероятных значений неравномерности .
Таблица 5.15
, дБ |
, дБ |
, дБ |
, дБ |
0,313 |
0,382 |
0,346 |
0,011 |
Неравномерность всегда будет больше исходной неравномерности, поэтому при проектировании фильтров исходную неравномерность необходимо задавать меньше, чем это требуется по техническому заданию, причем с учетом возможного отклонения неравномерности отв пределах. По результатам статистических испытаний делается вывод о целесообразности или нецелесообразности предъявления более жестких или более мягких требований к точности схемных элементов.
Определим динамические перегрузки на выходах всех операционных усилителей и на основании полученных данных (рис. 10; табл. 5) сделаем вывод о максимальном неискаженном выходном напряжении сигнала .
Рис. 10. АЧХ на выходы операционных усилителей
Таблица 5
№ ОУ |
X1 |
X2 |
X3 |
X4 |
, дБ |
7,380 |
4,594 |
6,205 |
3,170 |
Рис. 10 включает в себя 2 отдельных рисунка с двумя графиками АЧХ на выходы двух ОУ каждого конвертора. Максимальные коэффициенты передачи на эти выходы зафиксированы соответственно левым и правым курсорами. Как видно из табл. 5, где сведены воедино все коэффициенты динамической перегрузки , наибольшая перегрузкаимеет место на выходе ОУ3. Учитывая, что для усилителейLF157А напряжения питанияВ, максимальное пиковое напряжение на выходе фильтра не может быть больше
,
а реально еще меньше, поскольку максимальное выходное напряжение ОУ меньше напряжения питания.
9. Выбор типов элементов
Руководствуясь справочниками по резисторам и конденсаторам, выберем типы элементов, удовлетворяющих ранее сформированным требованиям в отношении максимальных допусков на их параметры(%,%). Исходя из этих сравнительно жестких требований выбранные элементы, во-первых, должны быть из ряда Е192, во-вторых, технологический допускне должен быть больше 0,5% для резисторов и 1% для конденсаторов и, в-третьих, при возможном отклонении температуры окружающей средыих температурные коэффициенты (ТКС, ТКЕ) не должны превышать значения. Максимальную мощность рассеяния резисторов можно оценить из следующих соображений: максимальное напряжение сигнала в схеме не может быть больше напряжения питания, а минимальное сопротивление нагрузки операционных усилителей, как видно из схемы фильтра (см. рис. 6.3), равно 20 кОм, поэтому мощность не превысит 5,6 мВт. На основании вышесказанного и с учетом размеров выбираем резисторы типов С2-29В-0,125; Р1-43-0,062(R19,R20) и конденсаторы типа К10-43А. Их габаритные размеры приведены на рис. 6.11 и 6.14. Необходимо отметить, что у конденсаторов типа К10-43А размеры зависят от величины емкости: с увеличением емкости размеры увеличиваются.
d=0,6мм
i=20 мм
L=6,5мм
D=2,3 мм
Рис. 11. Размеры резисторов Р1-43-0,062 (R19,R20).
Основные технические характеристики резисторов С2-29В-0,125: технологический допуск%; температурный коэффициент сопротивления; максимальная мощность рассеяниямВт; минимальная наработка – 12000 ч.; изменение сопротивления в течение минимальной наработки – не более величины; срок сохраняемости – 12 лет.
Основные технические характеристики резисторов Р1-43-0,062(R19, R20): технологический допуск%; температурный коэффициент сопротивления; максимальная мощность рассеяниямВт; минимальная наработка – 25000 ч.; изменение сопротивления в течение минимальной наработки – не более величины; срок сохраняемости – 12 лет.
Основные технические характеристики конденсаторов К10-43А: технологический допуск ; температурный коэффициент емкости; номинальное напряжение – 50 В; минимальная наработка – 30000 ч.; тангенс угла потерь –; срок сохраняемости – 25 лет.
Произведем расчет отклонения параметров резисторов и конденсаторов для наихудшего случая и заполним табл. 6.
Параметр схемного элемента |
Расчетное значение, рФ, кОм |
Значение из ряда Е192, рФ, кОм |
% |
% |
% |
% |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Конденсаторы | ||||||
С1 |
76.8 |
0,72 |
1 |
0.3 |
2.02 | |
С2 |
988 |
0,28 |
1 |
0.3 |
1.58 | |
С3 |
51.1 |
0.019 |
1 |
0.3 |
1.32 | |
С4 |
517 |
0.97 |
1 |
0.3 |
2.27 | |
С5 |
83.5 |
0.46 |
1 |
0.3 |
1.76 | |
100 |
0 |
0 |
1 |
0.3 |
1.3 | |
100 |
0 |
0 |
1 |
0.3 |
1.3 | |
Резисторы | ||||||
RГ |
100 |
100 |
0 |
0.25 |
0.225 |
0.47 |
RH |
100 |
100 |
0 |
0.25 |
0.225 |
0.47 |
80,95 |
81.6 |
0,8 |
0.25 |
0.225 |
1.27 | |
90,42 |
90.9 |
0.5 |
0.25 |
0.225 |
0.97 | |
, ,,,, |
10 |
10 |
0 |
0.25 |
0.225 |
0.47 |
Таблица 6