Главное


Расчет фильтра постоянной составляющей (ФПС)

Схема фильтра постоянной составляющей изображена на рис.6.6.1.

Рис. 6.6.1. Схема фильтра постоянной составляющей

Выберем схему инвертирующего фильтра на основе ОУ с МОС.

Расчет и анализ схемы ВУ показал, что составляющие полезного сигнала и помехи на его выходе имеют один порядок (единицы вольт). Найдем отношение "помеха/полезный сигнал" выходного сигнала ВУ для крайних температурных точек ТПС:

, (6.6.1)

. ( 6.6.2)

Отсюда следует, что при расчете необходимого затухания АЧХ ФПС на частоте помех (50 Гц) нужно пользоваться отношением "помеха/полезный сигнал" при температуре ТПС 0 град С (δ_ву(300)= 0.337838469), как максимальным в пределах диапазона измеряемой температуры.

С учетом допустимой погрешности всей схемы ИП (Uдоп = 0.5%) зададимся максимальной погрешностью (т.е отношением "помеха/полезный сигнал")на выходе фильтра d ф=0.2%:

d ф = 0,002. (6.6.3)

Затухание [дБ] АЧХ ФПС на частоте 50 Гц при этом должно превысить следующее значение:

. (6.6.4)

Для выбора частоты среза необходимо определить частотный диапазон информационного сигнала и помех. Максимальная скорость изменения температуры по заданию составляет Vt=0.1 град/с. Определим отсюда максимальную частоту изменения информационного сигнала [Гц]:

с; (6.6.5)

ft = 2*Vt(1/)=2*10-3 Гц. (6.6.6)

Тепловая инерционность стандартных термометров сопротивления находится в диапазоне единицы секунд - единицы минут, т.е. информационный сигнал будет без искажений обработан температурным датчиком. Выделение информационного сигнала на фоне помех измерительной цепи осуществляется при помощи ФПС.

Необходимый порядок фильтра для реализации заданной АЧХ определяется по формулам:

(ФНЧ Чебышева), (6.6.7)

(ФНЧ Баттерворта), (6.6.8)

где a1=3, a2=44,91952336 - затухание,

Tω - ширина переходной области,

fc - частота среза,

S = 0.15 - коэффициент запаса.

Выберем частоту среза и ширину переходной области АЧХ так, чтобы частота f1 с затуханием a2=44,91952336 дБ была меньше или равна 50 Гц : fс=1 Гц

Найдем нормированную ширину переходной области АЧХ:

Tω /fc = 49. (6.6.9)

Теперь мы можем найти необходимый порядок ФНЧ Чебышева и Баттерворта для реализации заданной АЧХ, используя формулы (6.6.10) и (6.6.11)

Таким образом :

для ФНЧ Чебышева; (6.6.10)

для ФНЧ Баттерворта (6.6.11)

При полученном необходимом порядке (n = 2) для ФНЧ Баттерворта и (n = 2) для ФНЧ Чебышева (т.е. одинаковых аппаратных затратах), выбираем ФНЧ Баттерворта, т.к. его АЧХ ближе к идеальной в частотном диапазоне информационного сигнала.

ФНЧ 2-го порядка обеспечивает наклон АЧХ в переходной области и полосе задерживания, примерно равный -40 дБ/дек. Увеличению частоты в 10 раз будет соответствовать уменьшение коэффициента передачи в 100 раз, затухание [дБ] на частотах выше fc будет изменяться по закону:

Перейти на страницу: 1 2 3

Другие статьи по теме

Исследование рабочих характеристик гидроакустической станции
В настоящее время активно развивается использование подводных лодок для проведения туристических круизов. За 10 лет построено несколько сотен туристических подводных лодок (ТПЛ). Водоизм ...

Цифровые измерительные приборы
Одно из преимуществ цифровых схем по сравнению с аналоговыми заключается в том, что у первых сигналы могут быть переданы без искажений. Например, непрерывный звуковой сигнал, передающийс ...

Использование микроконтроллеров при проектировании цифрового вольтметра
Основной задачей при проектировании измерительных приборов было и остается достижение определенных метрологических характеристик. На разных этапах развития вычислительной техники эта зад ...

www.techspirit.ru © 2019