Работа с фильтрами
Создание моделей резисторов и конденсаторов. Разработка схемы с интегрирующей и дифференцирующей RC-цепочками с масштабными усилителями на выходе. Анализ по постоянному току, переходных процессов, частоты на входах и выходах операционных усилителей.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.12.2014 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Создадим модели резисторов и конденсаторов, учитывающие разброс их значений в пределах 5%, и модель генератора прямоугольных импульсов с параметрами: амплитуда - 1В, длительность импульса - 10 мкс, период повторения - 20 мкс.
MODEL G1 PUL (P1=1u P2=1.1u P3=11u P4=11.1u P5=20u VONE=1)
MODEL UMOD OPA ()
MODEL RMOD RES (R=1 DEV=5%)
MODEL CMOD CAP (C=1 DEV=5%)
2. Соберём схему с интегрирующей и дифференцирующей RC-цепочками с масштабными усилителями на выходе, представленная на рис. 1. На входе схемы - генератор прямоугольных импульсов.
Рис. 1. Моделируемая схема
3. Анализ по постоянному току
усилитель резистор конденсатор
Диапазон входного сигнала от 0 до 1В. Строятся графики напряжения на входе операционных усилителей и графики напряжения на выходе. Для построения графиков используется следующая таблица:
В первой системе координат, построены 2 графика напряжения на входах ОУ. Во второй системе координат построены графики напряжения на выходах, после ОУ.
Анализ производился в 2-х режимах: одновариантном и многовариантном.
Одновариантный режим:
Для фильтра верхних частят сигнал на входе усилителя, как и коэффициент передачи равен 0 из-за наличия конденсатора c2, который не пропускает постоянный ток. Для фильтра нижних частот коэффициент передачи следующий:
Многовариантный режим: в данном режиме нами было выбрано равномерное распределение и количество испытаний равное 5. Для фильтра верхних частот коэффициент передачи опять же равен 0 все по той же причине.
Для фильтра нижних частот коэффициенты передачи, следующие:
Средний процент разброса составляет 2%
4. Анализ переходных процессов
Время моделирования 49 мкс. Выводятся входной сигнал, сигналы на входах и выходах усилителей. Для построения графиков были выполнены следующие настройки:
В первой системе координат строится графики переходных процессов:
входного сигнала (напряжение на входе v(Input) от времени Т)
сигналы на входах операционных усилителей (напряжение на входе первого операционного усилителя v(2) от времени Т и напряжение на входе второго операционного усилителя v(7) от времени Т).
Во второй и третьей СК строятся графики на выходе ОУ соответственно.
Анализ производился в 2х режимах: одновариантный режим и многовариантный режим.
Сигнал на входе соответствует сигналу, вырабатываемому генераторам импульсов с установленными ранее характеристиками. Сигналы; на входах ОУ соответствуют сигналам, которые должны появиться после прохождения; интегрирующей (сигнал г(2)) и дифференцирующей (сигнал v(7)) цепочек.
Сигналы на выходе по форме соответствуют сигналам ка входе ОУ. только увеличенные коэффициентом передачи равным 10 в 10 раз, что хорошо видно из графиков.
V(out1) сигнал после прохождения через интегрирующую цепь с усилителем.
V(put2) сигнал после прохождения через дифференцирующую цепь с усилителем.
Выводим быстрое преобразование Фурье (FFT). По оси X - F частота по Y - FFT (V(2)), FFT (V(2)), FFT (V(7)).
5. Частотный анализ
Необходимо сеять частотные характеристики на входах и выходах операционных усилителей: а именно АЧХ и ФЧХ в точках 3, 7, OUT1, OUT2. Диапазон частот от 10Гц до 10МГц. Определить частоты среза фильтров, наклоны АЧХ.
В первой системе координат строятся графики АЧХ на входе и на выходе ОУ. Во второй системе координат строятся графики ФЧХ. которые совпадают по входу и выходу. Интегрирующая цепочка выступает е роде фильтра высоких частот первого порядка, график ФЧХ для данной цепи изменяется от 90 градусов до 0. Дифференцирующая цепочка выступает б роли фильтра низких частот первого порядка, график ФЧХ для данной кепи изменяется от 0 градусов до -90.
По графикам АЧХ видно, что разница между напряжением на входе ОУ и напряжением на выходе ОУ равна 20дБ, в случае линейной шкалы в 10 раз, что соответствует коэффициенту передачи.
Также по АЧХ можно определить, что графики v(out1) и v(3) характеризуют фильтр нижних частот, а графики v(out2) и v(7) характеризуют фильтр верхних частот.
Определим частоту среза фильтров:
Для фильтра низких частот: fсреза = 15834 Гц = 16 кГц
Для фильтра верхних частот: fсреза = 16211 Гц = 16 кГц
Из-за того, что фильтры построены на одинаковых по параметрам элементах, то и частота среза у них одинаковая.
По полученному порядку, определим скорость спада АЧХ при переходе от полосы пропускания к полосе подавления. Наклон АЧХ - скорость спада в полосе подавления и равна N*20дБ/декада, где N - порядок фильтра. Т.к. у нас оба фильтра 1-го порядка, то наклон АЧХ обоих фильтров равен 20дБ/декада.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общие технические характеристики используемого транзистора, схема цепи питания и стабилизации режима работы. Построение нагрузочной прямой по постоянному току. Расчет параметров элементов схемы замещения. Анализ и оценка нелинейных искажений каскада.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 27.12.2013Свойства операционных усилителей, охваченных отрицательной обратной связью по напряжению. Линейные и нелинейные схемы. Повторители и сумматоры на основе ОУ. Логарифмические, антилогарифмические и функциональные усилители. Простейшие фильтры на основе ОУ.
лекция [210,3 K], добавлен 15.03.2009Описание структурной электрической схемы. Составление принципиальной схемы изделия и описание ее работы. Расчет полевого транзистора 2N7002. Определение емкостей конденсаторов на входе и выходе каскада и в цепи эмиттера. Алгоритм поиска неисправности.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 10.07.2014Назначение электромагнитных переходных процессов в электроэнергетических системах при коротких замыканиях. Составление схемы замещения. Номинальные значения мощности и напряжения синхронных машин. Паспортные данные трансформаторов и автотрансформаторов.
презентация [101,8 K], добавлен 30.10.2013Причины возникновения переходных процессов. Законы коммутации. Математические основы анализа переходных процессов. Алгоритм расчета переходного процесса классическим и операторным методом, их отличительные особенности, главные преимущества и недостатки.
курсовая работа [163,7 K], добавлен 07.06.2011Исследование динамических свойств механической части электропривода на примере трехмассовых и эквивалентных им двухмассовых расчетных схем. Сравнение графиков переходных процессов в относительных и абсолютных единицах по форме и характеру моделей.
лабораторная работа [511,5 K], добавлен 14.04.2019Проведение экспериментальных работ при исследовании различных переходных режимов электрических цепей. Работа с электронным осциллографом и получение осциллограммам. Определение постоянной времени и декремента затухания в исследуемых переходных процессах.
лабораторная работа [334,7 K], добавлен 18.04.2010Характеристика методов анализа нестационарных режимов работы цепи. Особенности изучения переходных процессов в линейных электрических цепях. Расчет переходных процессов, закона изменения напряжения с применением классического и операторного метода.
контрольная работа [538,0 K], добавлен 07.08.2013Использование электрических и магнитных явлений. Применение преобразования Лапласа и его свойств к расчету переходных процессов. Переход от изображения к оригиналу. Формулы разложения. Законы цепей в операторной форме. Операторные схемы замещения.
реферат [111,9 K], добавлен 28.11.2010Разработка схемы судовой электрической станции и главного распределительного щита. Автоматизации судов класса AUT 1. Выбор генераторных агрегатов. Анализ неисправностей при их эксплуатации и способы их устранения. Расчет переходных процессов СЭЭС.
дипломная работа [8,1 M], добавлен 10.12.2013Особенности и отличительные признаки параллельного и последовательного соединения резисторов, их практическая демонстрация, схематическое обоснование. Порядок сборки схемы соединения резисторов, измерение силы тока в цепи и падения напряжения на участке.
лабораторная работа [29,5 K], добавлен 12.01.2010Исследование частотных и переходных характеристик линейной электрической цепи. Определение электрических параметров ее отдельных участков. Анализ комплексной передаточной функции по току, графики амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик.
курсовая работа [379,2 K], добавлен 16.10.2021Анализ электрической цепи при переходе от одного стационарного состояния к другому. Возникновение переходных колебаний в электрических цепях. Законы коммутации и начальные условия. Классический метод анализа переходных колебаний в электрических цепях.
реферат [62,1 K], добавлен 23.03.2009Расчет переходных процессов в линейной электрической цепи классическим и операторным методом. Расчеты электрических цепей с помощью пакета программного обеспечения MathСad. Обзор новых программ и приложений для построения схем, графиков и расчета формул.
контрольная работа [643,9 K], добавлен 23.01.2014Характеристика переходных процессов в электрических цепях. Классический и операторный метод расчета. Определение начальных и конечных условий в цепях с ненулевыми начальными условиями. Расчет графиков переходного процесса. Обобщенные характеристики цепи.
курсовая работа [713,8 K], добавлен 21.03.2011Выбор электродвигателя переменного тока. Расчет сопротивлений добавочных резисторов в цепи ротора. Построение механических характеристик электропривода. Построение переходных процессов и определение интервалов времени разгона по ступеням и при торможении.
курсовая работа [406,8 K], добавлен 14.11.2012Мгновенные значения величин. Векторная диаграмма токов и топографическая диаграмма напряжений. Расчет показателей ваттметров, напряжения между заданными точками. Анализ переходных процессов в линейных электрических цепях с сосредоточенными параметрами.
реферат [414,4 K], добавлен 30.08.2012Прямое преобразование Лапласа. Замена линейных дифференциальных уравнений алгебраическими уравнениями. Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме. Метод переменных состояния. Особенности и порядок расчета переходных процессов операторным методом.
презентация [269,1 K], добавлен 28.10.2013Расчет переходного процесса классическим методом и решение дифференциальных уравнений, описывающих цепь. Схема замещения электрической цепи. Определение производной напряжения на емкости в момент коммутации. Построение графиков переходных процессов.
контрольная работа [384,2 K], добавлен 29.11.2015Методика выполнения измерений как технология и процесс измерений. Формирование исходных данных, выбор методов и средств измерений. Разработка документации методики выполнения измерений напряжения сложной формы на выходе резистивного делителя напряжения.
курсовая работа [100,1 K], добавлен 25.11.2011
