Исcледование ФНЧ Баттерворта, Чебышева и Бесселя 2-го порядка, построенные на основе ИНУН. Расчёт ФНЧ Баттерворта 2-го порядка на основе ИНУН, страница 5

4. Задаём сигнал произвольной формы:   

Выбираем ОУ типа LM741 с параметрами:Uп=+-(3...30)В, Iп=2.8 мА, k=50000, +-Uвых max=13 В, Uсм=5 мВ, Iвх=500 нА, DIвх=200 нА, ТКUсмmax=5 мкВ/град С, Uвх сф max=+-13 В,

Uвх диф max=+-15 В, КОСС=70 дБ, f1=1 МГц, VUвых=0.3 В/мкс.

Задаём сигнал  вида:

5. Исследование разности спектров выходного и входного сигналов для ФНЧ Баттерворта, Чебышева  и Бесселя

Проводим сравнительный схемы каждого фильтра по критерию степени преобразования спектра исходного сигнала произвольной формы. В режиме Transient-анализа по оси X откладываем частоту, а по оси Y - разность спектров (Ф, В) на выходе и на входе каждого фильтра. Пользуясь окном вывода цифровых отсчетов (Numeric Output), вносим в текстовый файл "1.txt" значения отсчетов Ф для различных частот.Т.к. частота берется в кГц, а разность спектров получается в мВ, то надо каждый элемент в столбце 1 домножать на 1000, а в столбцах 2,3,4 - на 0.001.

- частота [кГц]

- значения отсчетов Ф для ФНЧ Баттерворта [мВ]

- значения отсчетов Ф для ФНЧ Чебышева [мВ]

- значения отсчетов Ф для ФНЧ Бесселя [мВ]

Для определения количественного показателя степени спектрального преобразования определим коэффициенты, характеризующие среднеквадратическое отклонение спектра выходного сигнала каждого класса ФНЧ от исходного:

- число частотных точек при анализе

мВ

мВ

мВ

Выводы по работе:

1. Проведен анализ ФНЧ 2-го порядка Баттерворта, Чебышева, Бесселя, построеных на ИНУН.

2. В результате моделирования были получены следующие погрешности в реализации заданной АЧХ:

                                               fck_AC  k_Tr               Uсм вых        доп

Фильтр Баттерворта        1.908                    0.566            0.725                  2мВ         1.65*10е-5

Фильтр Чебышева             0.706                    0.196            2.255                   7мВ          0.125

Фильтр Бесселя              0.985                    0.7                0.375                   7.4мВ        8.653*10е-6

3. Установлено, что ФНЧ Баттерворта имеет наиболее плоскую АЧХ на низких частотах в полосе пропускания. Фильтр Чебышева имеет наименьшую ширину переходной области АЧХ. Фильтр Бесселя наиболее точно повторяет форму входного сигнала в полосе пропускания.

4. Проведен спектральный анализ ФНЧ 2-го порядка Баттерворта, Чебышева, Бесселя, построеных на ИНУН.

5.В результате моделирования были получены следующие количественные показатели степени преобразования спектра (среднеквадратические отклонения амплитуды

 выходного сигнала каждого класса ФНЧ от амплитуды входного сигнала в полосе пропускания):

Фильтр Баттерворта             203.855 мВ

Фильтр Чебышева               262.093мВ

Фильтр Бесселя                    150.832 мВ

6. Установлено, что ФНЧ Бесселя вносит наименьшие линейные искажения в спектр исходного сигнала, все гармоники которого находятся в полосе пропускания.