Рассчитываю фильтр баттерворта 3 порядка, моделирую его в оркаде и кое-что не понимаю((
Нужно получить Ku = 3 дБ при fсреза = 3 кГц и uвход = 6...8 В.
Рассчитывала по приведенной во вложенных файлах методике, исходя из того, что фильтр 3го порядка состоит из фильтров 1го (для него я взяла К=1 дб) и 2го (для него я взяла К=2 дб) порядка.
Дальше собрала схему в оркаде, и возник такой вопрос:
заданное мне uвход = 6...8 В - это какой из параметров источника VAC: Vac-"амплитудное значение переменной
составляющей" или Vdc-"величина постоянной составляющей"?
Попробовала смоделировать с такими значениями: Vac = 1 и Vdc = 6, и получила на выходе свои 3 децибела %) И соответственно после фильтра 1го порядка (когда по отдельности смоделировала) 1 децибел и после 2го
2 децибела. Когда ставлю Vac = 1 и Vdc = 4, все так же. Ставлю Vac = 1 и Vdc = 7 или 8 - К падает до отрицательных значений((
В оркаде использую анализ AC Sweep/noise.
Что я делаю не так?(

Сообщение отредактировал silver_elf - Apr 7 2012, 20:21

По порядку. Обычно, когда говорят о напряжении на входе фильтра или усилителя переменного тока, то имеют в виду VAC.
Если Вы хотите видеть сразу усиление, то разумно ставить VAC=1, что Вы и наблюдаете.
Про падение усиления при VDC=7: Скорее всего происходит ограничение сигнала из-за высокой постоянной составляющей, что симулятор и показывает, хотя часто он этого не делает в режиме AC sweep - это зависит от качества моделей. Лучше включать временной анализ для рассмотрения ограничений, спектра, нелинейных искажений и пр.

Посмотрите на Vdc на выходе фильтра - близко к -10В (-9.993V). Значит ОУ в ограничении. Как и указано в предыдущем ответе (от Alex11), что считает симулятор - одному господу Б. ясно. У Вас двухполярное питание ОУ +/-10V, тогда и задавайте Vdc = 0 и Vac = 1. Смещение Vdc на выходе покажет ошибку Вашего подхода к проектированию фильтра и заставит Вас почитать теорию. Этот ofcet можно поправить. или, если допустимо, оставить.

И такой вопрос-в таких задачах нужно получить указанное в условии Кu при vac=6...8 В (к примеру), а не при vac=1? Я пробовала смоделировать при vac=6 и vdc=0, и получила Кu=18.5 %) И как можно учесть в расчетах это входное u=6...8?

Да у Вас второй ОУ включен неправильно. Его входы надо поменять - сравните включение первого ОУ и второго. Еще раз проверьте по модели распиновку, модель может не совпадать с распиновкой производителя. Подозрителен коэффициент усиления первого звена, он должен быть = R21/R22 = 1.22, что дает выходное смещение 7Вх1.22 = - 7.85 (минус из за инверсии).

Вот тут мне было неясно, использовать в расчетах коэффициент усиления в децибелах или перевести в абсолютные единицы?
Пока я использовала в абсолютных единицах, и у первого звена К = 1 дБ = 20 ln(Кабс), отсюда Кабс = 1.122.
Моделирую по отдельности 1е звено (параметры источника Vac на входе: vac = 1 и vdc = 0), ставлю маркер VDB и получаю K=1 дб.
А вот со 2м звеном какие-то проблемы, как операционник ни включай(

Сообщение отредактировал silver_elf - Apr 8 2012, 06:15

Подсчитайте по переменке. Кроме того, непонятно - Ваши входные 6-8 В это действующее значение, или пик-пик. 8 В действующего не пролезает в этот опер никакими силами. Посчитайте с обратной стороны: максимум питания для него +/- 16 В, далее нужно отнять по 3 В до максимального выходного - получаете +-13. ДЕлим на Ваш Ку и приводим к эффективному - будет 6.58 В - это максимум, который Вы можете себе позволить (при питании +-16 В). Если нужно больше - меняйте опер либо на более высоковольтный, либо на rail-rail, а лучше и то и другое.

20*lgk=3. Логарифм десятичный. Соответственно, сквозной коэффициент усиления равен 1,42. Как правило, если специально не указано на амплитудное значение, речь идет о действующем значении. Для максимального входного сигнала 8 В амплитуда составит 11,28 В, а амплитуда выходного сигнала - 16,02 В. Операционные усилители должны быть с питанием не менее +-18 В.

Да, включила 2й ОУ как 1й (+ на землю), задала в источнике Vac на входе: vac = 1 и vdc = 0 и получила на выходе всей схемы свои 3 дб. Спасибо)



Поменяла питание операционных усилителей на 20 В, при значениях vac = 1 и vdc = 0 (источник vac на входе) получаю Квсей схемы=3 дб.
Попробую теперь смоделировать во временной области, на входе схемы vac на vsin заменить и ампилитуду указать в параметре vampl? и какое взять voff?

Зачем постоянное смещение входного сигнала? В задании его нет? Значит равно нулю.

Так, помоделировала в режиме Time domain с VSIN: взяла для начала Voff=0, Vampl=1 и 100 герц. Получила синусоиду с амплитудным значением 1.17 вольт (маркер V)
Вернулась затем к анализу AC Sweep, поставила на входе источник VAC с параметрами Vac=1 и Voff=0, поставила маркер VDB и получила коэффициент усиления всего фильтра на частоте 100 герц К=2.167 дБ, а это в абсолютных единицах 1.28.
1.17 и 1.28 - это очень большое различие в данном случае? ((

Частотные характеристики надо смотреть. Прикинул для Вашего задания первое приближение. На графике АЧХ: синий - первое звено, зеленый - второе, красный - вместе.

Сообщение отредактировал ToR_TDA - Apr 8 2012, 12:43

Вот моя итоговая схема и ее ЛАЧХ - т.е. схемы в целом. И такой вопрос- на частоте сопряжения у фильтра третьего порядка спад составляет 18 дб/ октаву. Тогда сколько будет на декаду? 60? Но у меня явно не 60 (((
оффтопик: а в какой программе вы собирали схему?

И что совсем удивительно, после первого звена - ФНЧ 1го порядка, спад составляет всего 3 дб/декаду на частоте сопряжения %)

Апдейт: нашла свою ошибку - после 1го звена спад 20 дб/дек, а после всей схемы, получается, что 40

Сообщение отредактировал silver_elf - Apr 8 2012, 15:15

Где-то у Вас в расчетах ошибка, частота среза получившегося фильтра гораздо меньше 3кГц. На 3кГц должно быть -3Дб от полосы пропускания, так в полосе у Вас усиление +3Дб то на 3кГц должно быть 0Дб. Если вы нашли ошибку, то хорошо.
Использую программу MicroCap, большой разницы с Orcad-ом для Вашего случая не вижу.
Затухание должно быть 60Дб на декаду это для 3-го порядка.

Нашла баг в расчетах ну а как без багов - без них скучно и теперь у меня наконец-то получился работающий фильтр) Спасибо всем, кто помог мне разобраться - у вас замечательный форум)