Разработка технического задания

Введение

Данная курсовая работа посвящена моделированию электрической схемы ФНЧ, имеющего заданную структуру (ТП). Моделирование и анализ проводятся с использованием пакета прикладных программ MicroCAP 9.

Программа анализа электрических схем MicroCAP 9 представляет собой довольно мощное средство моделирования, обладающее широкими функциональными возможностями.

В рамках данной курсовой работы должна быть спроектирована электрическая принципиальная схема фильтра низких частот, имеющего ТП структуру, должны быть подобраны соответствующие параметры и рассчитаны основные характеристики.

Разработка и анализ технического задания

Описание предметной области

Одним из наиболее распространенных устройств техники связи и радиотехники являются электрические фильтры. Они применяются для выделения или подавления определенных колебаний, разделения каналов, формирования спектра сигналов.

Фильтр низких частот (ФНЧ) — один из видов аналоговых или электронных фильтров, эффективно пропускающий частотный спектр сигнала ниже некоторой частоты (частоты среза), и уменьшающий частоты сигнала выше этой частоты. Степень подавления каждой частоты зависит от вида фильтра.

В схемах пассивных аналоговых фильтров используют реактивные элементы, такие как катушки индуктивности и конденсаторы. Сопротивление реактивных элементов зависит от частоты сигнала, поэтому, комбинируя такие элементы, можно добиться усиления или ослабления гармоник с нужными частотами.

На рисунке 1 показан пример простейшего LC -фильтра низких частот: при подаче сигнала определённой частоты на вход фильтра (слева), напряжение на выходе фильтра (справа) определяется отношением реактивных сопротивлений катушки индуктивности (X_L = ω L) и конденсатора (X_C = ).

Рисунок 1. Схема простейшего ФНЧ

Степень разграничения полос пропускания и непропускания определяется крутизной характеристики рабочего ослабления. Чем больше крутизна этой характеристики и чем сильнее ослабление в полосе пропускания, тем лучше избиратель­ность фильтра и, следовательно, меньше уровень помех от подавляемых колебаний.

Реальные фильтры (т. е. фильтры, состоящие из реальных элементов) имеют характеристики рабочего ослабления и АЧХ, отличные от идеальных.

Разработка технического задания

Цель: Необходимо спроектировать и рассчитать фильтр низких частот (ФНЧ), имеющий ТП-структуру.

Минимальные требования к фильтру:

1. Фильтр должен состоять из RLC – элементов

2. Фильтр должен обеспечивать прохождение низких частот и задерживать прохождение высоких

3. Фильтр должен обеспечивать полосу пропускания – 500 Гц

4. Амплитудно-частотная характеристика должна приближаться к идеальной, т.е. иметь максимально возможную крутизну – спад дБ/октаву должен быть как можно больше (по модулю)

5. Среднее квадратичное отклонение (δ_ПП) полосы пропускания не должно быть больше чем 50 Гц.

6. Среднее квадратичное отклонение (δ_УСТ) времени установления не должно быть больше чем 50 мкс.

В ходе курсовой работы должна быть синтезирована электрическая принципиальная схема фильтра низких частот на основе заданной структурной схемы. Для полученной схемы необходимо:

1. Провести частотный и временной анализ, а также анализ на постоянном токе

2. Обеспечить необходимую полосу пропускания

3. Осуществить подбор значений параметров элементов схемы

4. Рассчитать температурные коэффициенты

5. Провести статистическое моделирование и подобрать допуски элементов