Реферат: Проектирование оптимальных структур активных RC-фильтров

--PAGE_BREAK--

Здесь верхний индекс «1» соответствует выходу ФКБ канала оценки измеряемой величины – <img width=«15» height=«19» src=«ref-1_1807879687-166.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161">, а индексом «2» обозначен выход ФКБ канала оценки производной измеряемой величины – <img width=«15» height=«23» src=«ref-1_1807879853-172.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162">.

Используя результаты, представленные в табл. 1, по формулам и определяем приращения полиномов числителя и знаменателя передаточной функции идеализированного ФКБ:
<img width=«483» height=«75» src=«ref-1_1807880025-2165.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163"> (27)

<img width=«508» height=«51» src=«ref-1_1807882190-1686.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164">

<img width=«461» height=«132» src=«ref-1_1807883876-3504.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165">(29)


Синтез принципиальной схемы низкочувствительного ФКБ заключается во введении по определенным правилам компенсирующих контуров обратных связей, позволяющих произвести изменение значений приращений (27)–(29), с целью уменьшения активной составляющей функции чувствительности.

Примем значение частоты единичного усиления ОУ равным <img width=«45» height=«24» src=«ref-1_1807887380-250.coolpic» v:shapes="_x0000_i1166"> Гц; легко видеть, что при этом условие (24) выполняется. В качестве указан-ных активных элементов можно использовать отечественные микромощ-ные ОУ – К140УД12 (при соответствующем токе управления). По формуле (10) определяем значение верхней границы частотного диапазона ФКБ <img width=«93» height=«28» src=«ref-1_1807887630-429.coolpic» v:shapes="_x0000_i1167">. Решая оптимизационную задачу (8), определяем область из-менения параметров схемы, соответствующую «наихудшему случаю» – <img width=«166» height=«24» src=«ref-1_1807888059-541.coolpic» v:shapes="_x0000_i1168">и <img width=«163» height=«24» src=«ref-1_1807888600-644.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169">. По результатам вычислений, представленным в табл. 1, определяем функции чувствительности передаточной функции схемы по каждому из ее выходов для каждого ОУ. Далее, решая ряд оптимизационных задач с учетом ограничений и полученной выше допустимой области вариаций параметров схемы, определяем значения модулей указанных функций чувствительности. Результаты ранжирования ОУ по степени их влияния представлены на диаграмме рис. 4.
<img width=«287» height=«188» src=«ref-1_1807889244-4658.coolpic» v:shapes="_x0000_i1170">

Рис. 4. Диаграмма модулей функций чувствительности ОУ


Здесь<img width=«23» height=«20» src=«ref-1_1807893902-190.coolpic» v:shapes="_x0000_i1171"> – оценки модулей функций чувствительности для канала оценки измеряемой величины – <img width=«15» height=«19» src=«ref-1_1807879687-166.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172">, <img width=«24» height=«20» src=«ref-1_1807894258-204.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173"> – оценки модулей функций чувствительности для канала оценки производной измеряемой величины – <img width=«15» height=«23» src=«ref-1_1807879853-172.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174">.

Из приведенной на рис. 4 диаграммы видно, что наибольший вклад в качественную оценку показателей схемы вносит площадь усиления ОУ <img width=«27» height=«19» src=«ref-1_1807894634-198.coolpic» v:shapes="_x0000_i1175">.

Результаты численного моделирования исходной схемы ФКБ (без дополнительных компенсирующих контуров ОС) в частотной и временной областях для указанного выше значения частоты единичного усиления ОУ представлены соответственно на рис. 5 и 6 (моделирование производилось с помощью пакета прикладных программ MicroCap. Из приведенных рисунков видно, что для принятой стартовой структуры ФКБ частотные свойства ОУ, входящих в состав реализуемого фильтра (рис. 3), оказывают достаточно большое влияние на реализуемые схемой частотные и переходные характеристики. С целью снижения влияния параметров доминирующих ОУ на характеристики в схемы вводятся дополнительные компенсирующие контуры обратных связей № 1, 2, 3 и 4 (рис. 3), позво-ляющие значительным образом снизить указанное влияние [4]. Основные результаты этапов синтеза дополнительных контуров схемы представлены в табл. 2.
<img width=«419» height=«254» src=«ref-1_1807894832-19347.coolpic» v:shapes="_x0000_i1176">

Рис. 5. АЧХ схемы ФКБ второго порядка без дополнительных контуров ОС


<img width=«524» height=«297» src=«ref-1_1807914179-22687.coolpic» v:shapes="_x0000_i1177">

Рис. 6. Реакция схемы ФКБ второго порядка (без дополнительных контуров ОС) на линейно изменяющееся входное воздействие с заданным уровнем шума
Таблица 2. Основные результаты этапов синтеза компенсирующих контуров ОС
--PAGE_BREAK--