Система измерения давления в нефтепроводе
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?теристика представленная на рис.6.6., а частотная характеристика на рис.6.7
Рис.6.5 Схема моделированного выпрямителя в среде моделирования MicroCap
Рис.6.6 Переходная характеристика выпрямителя
Рис.6.7 Частотная характеристика выпрямителя
.4.3 Фильтр низкочастотный
На рис.6.8 изображена принципиальная электрическая схема смоделированного низкочастотного фильтра. Фильтр ФНЧ состоит из двух ИОУ типа AD8605, резисторов R1…R8, и конденсаторов C1…C6, образующих собой звенья второго порядка. ФНЧ осуществляет ослабление переменных составляющих.
ФНЧ имеет 2 входа на которых присутствуют положительные и отрицательные напряжения соответственно, пульсирующие с частотой 50 Гц поступающие от выпрямителя, подавляет пульсации и дает на выходе быстро-экспоненциально нарастающее (примерно 100 мс) переменное напряжение на уровне примерно в 2.27 В на 3 входе ИМС и в 2.72 В на 4 входе ИМС. Переходная характеристика представлена на рис.6.9.
Данный ФНЧ состоит из 2 низкочастотных фильтра Баттерворта второго порядка (структура Саллена - Кея).
Для того, чтобы определить из каких элементов состоит каждый из фильтров данной структуры, необходимо уточнить какие элементы в него не входят. Конденсаторы C1 и C6 используются для сглаживания помех и не влияют на результаты. В таком случае резисторы R1 и R3, а также R2 и R4 можно считать одним с сопротивлением 270 кОм. Резисторы номиналом 1 МОм используются для понижения потребления тока от источника сигнала, поэтому в структуру Саллена - Кея они не входят.
Каждая из структур содержит конденсаторы и резисторы с одинаковым номиналом, и ОУ: Первый фильтр структуры состоит из резисторов R13 [R1 + R3] и R5, конденсаторов C2 и C4, и ОУ; Второй фильтр структуры состоит из резисторов R24 [R2 + R4] и R6, конденсаторов C3 и C5, и ОУ;
В общем виде их передаточная функция имеет вид:
, (3.7)
Рис.6.8 Схема моделированного ФНЧ в среде моделирования MicroCap
Рис.6.9 Переходная характеристика ФНЧ
где: щ0 - резонансная частота, Q - добротность, связанная с коэффициентом затухания ? соотношением:
. (3.8)
В зависимости от коэффициентов числителя фильтры второго порядка подразделяются на следующие виды:
a2 = a1 = 0 - фильтр нижних частот (ФНЧ);
a2 = a0 = 0 - полосовой пропускающий;
a1 = a0 = 0 - фильтр верхних частот;
a1 = 0 - полосовой задерживающий.
В данном случае используется фильтр низких частот, следовательно передаточная функция первой структуры имеет вид:
, (3.9)
Параметры фильтра равны:
, (3.10)
(3.11)
, (3.12)
при R13 = R5 обозначим R, C2 = C4 обозначим C: параметры фильтра будут иметь вид:
, (3.13)
, (3.14)
, (3.15)
a0 = щ02. (3.16)
Передаточная функция для первой структуры будет иметь вид:
, (3.17)
при R = 270 кОм, C = 0.047 мкФ, К = 1:
. (3.18)
График передаточной функции изображен на рис.6.10.
Передаточная функция для второй структуры будет выглядеть точно также, как и первая, поэтому нет смысла ее рассчитывать, а ее график будет точно такой же, как на рис.6.10.
Электронные фильтры нижних частот используются для подавления пульсаций напряжения на выходе выпрямителей, для разделения частотных полос в акустических системах, в системах передачи данных для подавления высокочастотных помех и ограничения спектра сигнала, а также имеют большое число других применений.
ФНЧ - фильтр, эффективно пропускающий частотный спектр сигнала ниже некоторой частоты (частоты среза), и уменьшающий (или подавляющий) частоты сигнала выше этой частоты. Степень подавления каждой частоты зависит от вида фильтра. Частотная характеристика изображена на рис.6.11.
Рис.6.10. График передаточной функции ФНЧ
Рис.6.11. Частотная характеристика ФНЧ
.4.4 Интегральный источник опорного напряжения (ИИОН)
На рис.6.12. изображена принципиальная схема ИИОН. ИИОН состоит из стабилитронов опорного напряжения D1 и D2 типа LM4040-2.5, и конденсаторов электролитических X1 и X2, рассчитанных на 10 В.
Электролитические конденсаторы X1 и X2 обеспечивают постепенное нарастание (примерно 170 мс) выходного напряжения до 2.5 В, а также обеспечивают маленькую частоту среза ИИОН.
ИИОН обеспечивает питание всех функциональных блоков схемы стабилизированным напряжением с номинальным уровнем. Стабилитрон D2 использующийся для формирования напряжения +2.5 В, которое является искусственной средней точкой однополярного питающего напряжения +5 В. Передаточная характеристика ИИОН изображена на рис.6.13., частотная на рис.6.14.
Через него протекает большая часть тока от источников тока, входящих в ИМС, равного 2 мА. Анализ показал, что ток, протекающий через ИИОН может изменяться в диапазоне от 1.15 до 1.85 мА; из технической документации известно, что ИИОН LM4040-2.5 гарантированно находится в режиме стабилизации выходного напряжения на номинальном уровне 2.5 В при изменении протекающего через него тока в диапазоне от 70 мкА до 20 мА. Поэтому во всех режимах работы преобразователя питание входящих в него функциональных блоков осуществляется стабилизированным напряжением с номинальным уровнем +5 В.
ИИОН характеризуются:
Выходное напряжение (напряжение стабилизации);
Отклонение выходного напряжения от номинального значения;
Температурный коэффи