Розрахунок ФНЧ

2.4 Розрахунок ФНЧ

Проведемо розрахунок ФНЧ другого порядку на необхідну частоту зрізу, використавши наступні викладки. Використовується операційний підсилювач LM108. Графічне зображення схема ФНЧ другого порядку подана на рис. 2.4.

Розрахуємо параметри елементів схеми:

Визначимо частоту полюсів :

Задамося значенням резистрорів:

R*1=R3=1кОм

Знайдемо чому дорівнюють резистори R1 та R2:

Знайдемо чому дорівнюють конденсаторі С1 та С2

Звідкіля: C1=C2=1,02*10^-8 =10,2нФ;

Рисунок 2.4 – Схема ФНЧ другого порядку

3 ЧАСТОТНИЙ АНАЛІЗ

 

3.1 Аналіз операційного підсилювача

Частотна характеристика зображена у децибелах на рисунку 3.1

Частотна характеристика зображена у разах на рисунку 3.2

Рисунок 3.1 –АЧХ підсилювача у децибелах

Рисунок 3.2 –АЧХ підсилювача у разах

З графіку видно коефіціент підсилення дорівнює 3 або у 9.5Дб, як і було розраховано.

3.2 Аналіз ФВЧ другого порядку

Рисунок 3.3 –АЧХ фільтра високих частот другого порядку

На рівні 3Дб коефіціенту підсилення приходиться частота зрізу 10 Гц, що свідчить про вірність розрахунку ФВЧ.

3.3 Аналіз ФНЧ другого порядку

Рисунок 3.4 –АЧХ фільтра низьких частот другого порядку

На рівні 3Дб коефіціенту підсилення приходиться частота зрізу 10 кГц, що свідчить про вірність розрахунку ФНЧ.

3.4 Частотний аналіз всієї схеми

Графічне зображення всієї схеми зображена на рисунку 3.5

Частотна характеристика всієї схеми зображена на рисунку 3.6

Рисунок 3.5 – Графічне зображення всієї схеми

Рисунок 3.6 – Частотна характеристика всієї схеми

4 ВПЛИВ ЕЛЕМЕНТІВ

 

4.1 Вплив елементів на підсилювач

К_ДБ=9.42 ДБ;

Резистор R5=15000 Ом, змінюється на ±10%

Макс. зміна R5=45000+(45000*0.1)=49500 Ом;

Мін. зміна R5=45000-(45000*0.1)=40500 Ом;

Рисунок 4.1 – Вплив резистору зворотнього зв’язку на підсилювач

Спостерігається зниження Кп (8.62Дб) на 8.4% від запланованого, при збільшенні опору резистора R5, і збільшення Кп (10.36Дб) на 9,9% від запланованого, при збільшенні значення резистора.

Резистор R4=15000 Ом, змінюється на ±10%

Макс. зміна R4=15000+(15000*0.1)=16500 Ом;

Мін. зміна R4=15000-(15000*0.1)=13500 Ом;

Рисунок 4.2 – Вплив резистору входу на підсилювач

Спостерігається посилення Кп (10.455Дб) на 11,1% від запланованого при зменшенні резистора вхідного резистору R9, і послаблення на 7,5% від запланованого, при збільшенні значення опору (8.71Дб).

4.2 Вплив елементів на ФВЧ

F_cp=10 Гц;

Резистор R1=16000 Ом, змінюється на ±10%;

Макс. зміна R1=16000+(16000*0.1)=17600 Ом;

Мін. зміна R1=16000-(16000*0.1)=14400 Ом;

Рисунок 4.3 – Вплив резистору R1 на ФВЧ

Спостерігається пониження напруги (-8.96Дб) на 2,6% від запланованого на частоті зрізу при підвищені значення резистора R1 , а при зменьщені значення опору R1 – підвищення (8.79Дб) на 3.5%. В загальному випатку можно ствердити що зміни не відбулися.

F_cp=10 Гц;

Резистор R2=16000 Ом, змінюється на ±10%;

Макс. зміна R2=16000+(16000*0.1)=17600 Ом;

Мін. зміна R2=16000-(16000*0.1)=14400 Ом;

Рисунок 4.4 – Вплив резистору R2 на ФВЧ

Спостерігається пониження напруги (-9.5Дб) на 6,9% від запланованого на частоті зрізу при понижені підвищені значення резистора R2 , а при підвищені значення опору R2 – підвищення (-8.08Дб) на 9.5%.

F_cp=10 Гц;

Конденсатор С3=2 мкФ, змінюється на ±20%;

Макс. зміна С3=2мкФ+(2 мкФ *0.2)=2.4 мкФ;

Мін. зміна С3=2 мкФ -(2 мкФ *0.2)=1.6 мкФ;

Рисунок 4.5 – Вплив конденсатору С3 на ФВЧ

Спостерігається пониження напруги (-8.28Дб) на 6,8% від запланованого на частоті зрізу при зменьшені значення конденсатора С3 , а при з підвищені значення конденсатора С3– підвищення (-9.34Дб) на 5.5%.

Конденсатор С2=0.75 мкФ, змінюється на ±20%;

Макс. зміна С2=0.75 мкФ +(0.75 мкФ *0.2)=0.9 мкФ;

Мін. зміна С2=0.75 мкФ -(0.75 мкФ *0.2)=0.6 мкФ;

Рисунок 4.6 – Вплив конденсатору С2 на ФВЧ

Спостерігається пониження напруги (-10.82Дб) на 11,36% від запланованого на частоті зрізу при збільшення значення конденсатора С2 , а при з зменьшенні значення конденсатора С3 – підвищення (-7.94Дб) на 9.7%.