Влияние допусков элементов на коэффициент усиления
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова
Кафедра Конструирование радиоэлектронной аппаратуры
Курсовая работа
Влияние допусков элементов на коэффициент усиления
Выполнила: ст. гр. 6-75-1
Макарова И.
Ижевск 2012 г.
Содержание
1.Анализ методом Максимума-минимума
.Анализ методом Наихудшего случая, расчет вручную
.Анализ методом Наихудшего случая в программе OrCAD
.Анализ методом Монте-Карло в программе OrCAD
.Анализ ширины полосы пропускания УНЧ в программе OrCAD
Заключение
Список используемой литературы
.Анализ методом Максимума-минимума
Рис. 1 Схема усилителя
Данный метод заключается в том, чтобы оценить пределы варьирования коэффициента усиления Ku, исходя из среднего арифметического значений отклонений Ku при максимальном и минимальном отклонениях номиналов элементов, определяющих Ku. Рассчитаем усилительный каскад на полевом транзисторе.
Номиналы элементов выбираем из ряда Е24.
В данной схеме коэффициент усилителя зависит от средней крутизны проходной характеристики транзисторов VT1, VT2 и VT3 и номиналов резисторов R2 и R5, из чего следует, что коэффициент усиления будет находиться по формуле Кu=Ku1*Ku2.
Рассчитаем коэффициенты усиления первого и второго каскадов при номинальных значениях элементов и при S=3мА/В:
Общий коэффициент усиления:
Ku=Ku1*Ku2=4,8*20,4=97,9
Рассчитаем пределы изменения номиналов резисторов 20%
R2min = 1280 Ом
R2max = 1920 Ом
R5min = 5120 Ом
R5max = 7680 Ом
Рассчитаем коэффициент усиления для всех возможных случаев:
R2, ОмR5, ОмKu1280512058,981280768088,471920512088,4719207680132,71
MIN
MAX
Kumin = 58,98
Kumax = 132,71
Найдем по максимальному и минимальному коэффициенту пределы отклонения от номинального коэффициента усиления Kuном = 97,9:
Ku = 97,9 36,86
Проанализировав результаты, можно сделать вывод, что выбранные нами резисторы нас устраивают, так как разброс оказался не большим.
.Анализ методом Наихудшего случая
Данный метод заключается в том же, что и метод Максимума-минимума, только пределы и варьирование определяются исходя из наихудшего случая.
Определим разброс по формуле:
Найдем 2min = 1600 - 320/10 =1568
R2max = 1600+20=1632
R5min = 6400 - 1280/10 =6272
R5max = 6400+12=6528
Найдем :
?R2 = 320 Ом
Найдем
?R5 = 1280 Ом
Рассчитаем :
Запишем коэффициент усиления с получившимися пределами:
Ku = 97,9 37,64
Из расчёта по данному методу видно, что пределы варьирования коэффициента усиления средней величины, следовательно, выбранные элементы нас устраивают полностью.
.Анализ методом Наихудшего случая в программе OrCAD
Данный метод заключается в том, что схема моделируется в программе OrCAD, при этом на все элементы устанавливается допуск (20%). Далее по данной схеме строим АЧХ при нулевых допусках, а затем с допуском на повышение и понижение параметров.
Собираем схему:
Рис. 2 Схема для анализа в программе OrCAD
Моделируем работу усилителя и задаем анализ наихудшего случая (Worst Case), получаем:
Рис. 3 АЧХ с повышением параметров (нижний график - АЧХ при номинальных значениях элементов)
Рис.4. АЧХ с понижением параметров (верхний график - АЧХ при номинальных значениях элементов)
Из полученных графиков делаем вывод, что при повышении номиналов коэффициент усиления растет, а при понижении - падает. Отклонение коэффициента усиления не выходит за допустимые пределы. Элементы с указанными допусками удовлетворяют наши требования к отклонению коэффициента усиления. Отличие результатов данного метода по сравнению с предыдущими методами связано с тем, что программа OrCad произвела моделирование с учетом варьирования номиналов на все элементы схемы.
.Анализ методом Монте-Карло в программе OrCAD
Данный метод заключается в том, что выводится много возможных графиков АЧХ, по которым определяется предел варьирования коэффициента усиления. В данном методе будем использовать ту же схему, что и в прошлом пункте. После моделирования схемы и анализа получаем следующие графики:
Рис.5 Возможные графики АЧХ при разбросе номиналов
Рассчитаем варьирование коэффициента усиления в программе OrCAD. Для этого построим гистограмму.
Рис.6 Гистограмма распределения возможных коэффициентов усиления
По гистограмме распределения видно, что программа OrCAD выдавала случайные значения параметров по нормальному закону распределения. Исходя из этого, примем коэффициент для нормального распределения k=6;
так как:
то отсюда найдем отклонение
k-реальное рассеяние коэффициента усиления.
допуск для коэффициента усиления.
Кт-коэффициент точности
Отсюда запишем получившийся коэффициент с допуском:
Ku = 97,9 25,11
Данный метод показал, что выбранные элементы полностью обеспечивают нужный Ku.
.Анализ ширины полосы пропускания УНЧ