Дипломная работа: Процесс моделирования работы коммутационного узла

Теперь находим порядок фильтра n:

Так как этот коэффициент минимальный, то принимаем n=2. При этом коэффициент передачи на частоте помехи будет равен:

 (20)

Этот коэффициент меньше необходимого (0,5809), поэтому можно пересмотреть частоту среза для упрощения реализации фильтра. Воспользуемся формулой (20). Подставляем значение желаемой относительной частоты, после чего находим новое значение частоты среза:

Исходными данными для фильтра будут:

коэффициент усиления А=1;

частота среза

В качестве фильтра используем фильтр Баттерворта.

Составляем передаточную функцию фильтра:

Для фильтра Баттерворта второго порядка коэффициента равны:

n=2; c=1; в=1;

5.3 Выбор схемы фильтра и его расчет

Принимаем схему фильтра низкой частоты по структуре Саллена-Ки, она показана на рисунке 8.

Выбираем параметры элементов схемы:

Рисунок 8 - Фильтр низкой частоты

1)

принимаем по ряду Е24 =1,2 мкФ (иначе нельзя будет посчитать );

2)

принимаем ближайшее меньшее значение по ряду Е24 =0,56мкФ;

3)

Принимаем по ряду Е96 ближайшее значение 2,94 Ком;

4)

Принимаем по ряду Е96 ближайшее значение 5,11 Ком

5) Так как коэффициент усиления А=1, то и 0

Окончательная схема фильтра низкой частоты показана на рисунке 9.

Рисунок 9 - Фильтр низкой частоты

5.4 Определение погрешностей фильтра

Рассчитываем погрешности, для этого преобразуем схему, исключив из нее конденсаторы. Измененная схема показана на рисунке 10.

Рисунок 10 - Фильтр низкой частоты

Как видно из преобразованной схемы погрешности фильтра состоят из погрешностей неинвертирующего усилителя А.

Погрешность от неточности коэффициента отсутствует, так как этот

коэффициент равен 1;

Погрешность от неточности резисторов также отсутствует, так как 0;

Погрешность от напряжения смещения Uсм:

Погрешность от напряжения смещения с изменением температуры:

5) Погрешность от влияния входных токов отсутствует, так как коэффициент равен 1 (0);

6) Погрешность от конечного КОСС:

Суммарная погрешность:

или в процентах:

6. Выбор схемы и расчет ПНТ

6.1 Выбор схемы ПНТ

За основу возьмем схему приведенную на рисунке 11.

Рисунок 11 – ПНТ

6.2 Расчет ПНТ

В данной схеме сопротивления  и  используются в качестве делителя напряжения, так как на выходе ПНТ сигнал от 4 мА. Они рассчитываются по методу двух узлов (Рисунок 12а и 12в). Проводимости ветвей равны:

Рисунок 12

Возьмем потенциал точки в=в1 за нулевой.

; (21)

Так как необходимо собрать делитель, который обеспечивал бы на выходе из схемы ПНТ ток от 4 до 20мА, то можно сместить напряжение на ОУ А на значение, которое бы обеспечивало бы при нулевом сигнале на входе схемы 4мА на выходе (соответственно при максимальном входном сигнале в 1В и смещении 0В на выходе должно быть 20-4 =16мА). Тогда потенциалы в точке а будут равны:

Тогда система уравнений (21) примет вид:

Выражаем из полученного соотношения к :

 (22)

Выбираем сопротивления и по ряду Е192 с точностью  максимально удовлетворяющие отношению (22):

Теперь выбираем сопротивление датчика тока :

Напряжение  найдем из (21):

Для того чтобы всю схему можно было настроить после сборки, сопротивления собираем из двух, одно из которых подстроечное .

;

Принимаем по ряду Е24 ;

;

Принимаем по ряду Е96 ;

Мощность рассеиваемая на сопротивлении:

Вт;

Принимаем = 0,25Вт;

Выбираем транзистор VT.

 (23)

где  - напряжение питания;

 - ток на выходе ПНТ;

 - сопротивление нагрузки ПНТ;

 - напряжение насыщения на выводах К-Э транзистора.

Для транзисторов структуры p-n-p принимают  не более В. Напряжение питания выбираем таким, чтобы при максимальном выходном токе транзистор VT не выходит в насыщение. Из (23) найдем допустимое сопротивление нагрузки:

;

Таким образом схема ПНТ пригодна (с учетом запаса) для нагрузки сопротивлением до 500Ом.

Транзистор выбирается исходя из следующих условий:

коэффициент усиления

 где  - допустимое напряжения на К-Э;

Выбираем по справочнику два транзистора ВС454С и собираем из них транзистор Дарлингтона.

Параметры ВС454С:

Допустимое напряжение К-Э =50В;

Коэффициент усиления

Напряжение насыщения В;

Допустимая рассеваемая мощность mВт.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6