Эквалайзер с RLC режекторным фильтром

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка к курсовой работе содержит 16с., 16рис., 1 табл.

В данной курсовой работе промоделирован в частотной области эквалайзер с RLC режекторным фильтром. Построены его амплитудно-частотные характеристики и исследована их зависимость от изменения параметров электрической схемы.

Представлена схема эквалайзера с RLC режекторным фильтром для лучшего понимания его устройства.

Для осуществления моделирования и исследования зависимостей был использован программный пакет OrCAD 9.2.

OrCAD, PSPICE, OOPIMIZER, АЧХ, КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ, ЭКВАЛАЙЗЕР, ДОБРОТНОСТЬ.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Построение модели с помощью программы OrCAD Capture

1.1 Создание проекта

1.2 Электрическая принципиальная схема проекта

2. Моделирование схемы с помощью программы PSpice

2.1 Создание профиля моделирования

2.2 График амплитудно-частотной характеристики K_u(f)

2.3 Определение полосы частот настройки и глубины максимального регулирования АЧХ на этой частоте

2.4 Построение АЧХ для различных значений сопротивления потенциометра R2

2.5 Зависимость максимального ослабления сигнала от CL и RL

Заключение

Перечень ссылок

ВВЕДЕНИЕ

Возможность компьютерного моделирования электронных устройств открывает перед нами широкие возможности в изучении их характеристик, не прибегая к дорогостоящим и достаточно трудоемким затратам на реальные физические эксперименты. В данной курсовой работе было произведено моделирование эквалайзера с RLC режекторным фильтром с помощью программного пакета OrCAD 9.2.

Эквалайзер предназначен для регулирования АЧХ звукового сигнала в отдельных участках частотного диапазона и обычно представляет собой набор регулируемых полосовых фильтров 2-го порядка. Каждый фильтр имеет некоторое постоянное основное усиление, которое определяет величину подъема или спада характеристики на центральной частоте, и добротность, определяющую избирательность фильтра.

В профессиональной и бытовой музыкальной аппаратуре, воспроизводящей готовый музыкальный сигнал, часто используются графические эквалайзеры. Это многополосные фильтры, в которых каждая полоса имеет фиксированную центральную частоту и фиксированную добротность. Иными словами, графический эквалайзер - это эквалайзер с постоянной шириной полосы частот. Название его обусловлено тем, что геометрическое положение внешних элементов управления таким эквалайзером (обычно это переменные резисторы с прямой рабочей площадкой, фейдеры) наглядно (то есть, графически) отображает суммарную АЧХ эквалайзера. Такие эквалайзеры могут реализовываться как октавные фильтры, в которых центральные полосы частот разнесены на одну октаву, или как третьоктавные фильтры, в которых центральные полосы частот разнесены на 1/3 октавы, или терцию.

1. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ ORCAD CAPTURE

1.1 Создание проекта

Для создания проекта в программе OrCAD Capture выполняется команда File > New Project, после чего указывается имя проекта и каталог, в котором он будет находиться.

Рисунок 1.1 - Создание нового проекта в программе OrCAD Capture

1.2 Электрическая принципиальная схема проекта

Для построения электрической принципиальной схемы были использованы следующие библиотеки элементов: Analog.olb, Source.olb, LM324/opamp.olb, special.olb.

Схема эквалайзера содержит в себе элементы: указание в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Перечень элементов эквалайзера с фиксированной добротностью

Схематическое изображение	Элемент
	резисторы R1, R3, R4, R5
	усилитель «LM324» U1A
	источник переменного тока V1
	конденсаторы C1, C2, C3, C4
	заземление
	источники постоянного тока V3 и V4
	элемент параметрического анализа

Затем необходимые элементы были размещены на рабочем пространстве (команда Place part) и соединены между собой с помощью проводников (команда Place wire). При создании схемы были применены команды поворота объекта (Rotate) и отражения по горизонтали (Mirror Horizontally).

Для снятия выходного сигнала был использован вольтметр V(U1A:OUT)



Рисунок 1.2 - Схема электрическая принципиальная еквалайзера

программа моделирование частота сигнал

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ СХЕМЫ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ PSPICE

2.1 Создание профиля моделирования

Чтобы исследовать характеристики эквалайзера, его необходимо промоделировать с помощью программы PSpice. Для этого сначала необходимо создать список соединений между элементами. Это можно сделать с помощью команды PSpice > Create netlist. Далее необходимо создать профиль моделирования (команда PSpice > New simulation profile). В открывшемся окне мы задаем параметры моделирования. Так как нам необходимо исследовать частотные характеристики, выбираем тип анализа “AC Sweep/Noise” и задаем диапазон частот от 1 Гц до 25 КГц, с количеством исследуемых точек 5 000. Окно параметров моделирования представлено на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Окно параметров профиля моделирования

2.2 График амплитудно-частотной характеристики K_u(f)

После того как все необходимые параметры моделирования были заданы, можно непосредственно приступить к анализу. Для этого нужно выполнить команду PSpice > Run. Программа произведет анализ схемы в заданных точках и покажет нам график зависимости напряжения от частоты на вольтметре (U1A:OUT). Следует учитывать, что этот график действителен для значения ползунка потенциометра равного 0.5

Нам требуется построить зависимость K_u(f), где K_u - коэффициент усиления, который находится по формуле:

(2.1)

Так как входное напряжение равно 1В, построенный программой график зависимости и является амплитудно-частотной характеристикой.

Рисунок 2.2 - АЧХ эквалайзера

2.3 Определение полосы частот настройки и глубины максимального регулирования АЧХ на этой частоте

Для определения полосы частот регулировки АЧХ необходимо выполнить команду BPBW(V(R4:1),3).



Рисунок 2.3 -Полоса частот регулировки АЧХ

Для определения максимальной глубины регулировки выполняем функцию 10*log(Max(V(R4:1))/Min(V(R4:1)) ).

Риунок 2.4 - Глубина регулировки АЧХ

Максимальная глубина регулировки АЧХ - 16 дБ.

2.4 Построение АЧХ для различных значений сопротивления потенциометра R2

Для моделирования зависимости формы АЧХ от значення сопротивления R2 необходимо провести параметрический анализ.

Чтобы изменять положение ползунка потенциометра, мы делаем это значение переменной величиной, для чего в графе «Set» изменяем значение 0.5 на {var}. Фигурные скобки указывают, что значение - переменная. Затем из библиотеки элементов «special» добавляем на рабочее пространство элемент PARAM.

В окне настройки параметров элемента PARAM необходимо добавить новый параметр (команда New Column), присвоить ему имя var и значение 0.5.

Следующим шагом необходимо в окне “Edit Simulation profile” выбрать тип анализа “Parametric sweep”. Выбираем Sweep Variable > Global parameter, и задаем имя нашей переменной var. Затем Sweep type > Linear задаем значения положення ползунка 0.1 - 1.

Теперь можно непосредственно приступить к моделированию.

Рисунок 2.5 - Зависимость формы АЧХ от сопротивления R2

Для построения зависимости глубины регулирования от переменной R2 необходимо выполнить комманды:

Performance Analysis

Add Trace -> 10*log(Max(V(R4:1))/Min(V(R4:1)) )

Рисунок 2.6 - Зависимость глубины регулирования АЧХ от переменной R2

2.5 Зависимость максимального ослабления сигнала от CL и RL

Чтобы найти значение элементов СL и RL, при котором максимальное ослабление будет в полосе 0 - 200 КГц, необходимо воспользоваться модулем PSpice Optimizer. Для этого сначала необходимо выполнить команду PSpice > Place optimizer parameters. Появившемуся элементу добавляем параметры c_var и r_var. Задаем начальное значение, текущее значение, диапазон изменения. Затем эти параметры присваиваем как переменные для конденсатора СL и сопротивления RL.

Рисунок 2.7 - Окно Optimizer parameters

Запускаем PSpice > Run Optimizer. Вводим задание для оптимизации (команда Edit > Specifications).

Рисунок 2.7 - Профиль оптимизации

Итак, теперь непосредственно можно приступить к оптимизации. Её запуск производится с помощью команды Tune > Auto > Start.

Рисунок 2.8 - Окно программы PSpice Optimizer

Максимальное ослабление достигнуто при CL = 20n и RL=53K.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения курсовой роботы было произведено ознакомление с возможностями программного пакета OrCAD 9.2.

Смоделирована работа схемы эквалайзера с RLC режекторным фильтром. Исследовали амплитудно-частотную характеристику данной схемы, а также определили полосы частот регулирования и максимальную глубину регулирования АЧХ. С помощью элемента PARAMETRS исследовано влияние сопротивления элемента R2 на АЧХ.

Проведенное исследование показало, что компьютерное моделирование практически ни в чем не уступает обычным экспериментам, но при этом имеет ряд положительных сторон. Оно намного более доступно, чем реальный физический эксперимент, и позволяет избавиться от произведения большого количества расчетов и построений вручную. Приняв во внимание все это, можно сказать, что компьютерное моделирование открывает огромные перспективы в изучении электронной техники.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЭЛЕКТРОНИКЕ» В.П.ГЕРАСИМОВ, Л.И. СВИДЕРСКАЯ, О.М. РЫБИН. ХАРЬКОВ, ХНУРЭ, 2006.

2. ЗВУКОТЕХНИКА, М.С. БЕНИН, А.С. ПОДУНОВ. ДОСААФ, 1976.

3. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИЕМНО-УСИЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА: СПРАВ. РАДИОЛЮБИТЕЛЯ, Р.М. ТЕРЕЩУК, К.М. ТЕРЕЩУК, С.А.СЕДОВ. КИЕВ, НАУК. ДУМКА, 1989.

4. www.radiomaster.ru “УРОКИ СПРАВОЧНИК РАЗРАБОТКА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ ПРОЕКТИРОВАНИЕ CAD САПР ORCAD FAMILY RELEASE 9.2”

5. www.kit-e.ru “ORCAD 10.5 ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ”

6. www.power-e.ru “ОПЫТ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ В СРЕДЕ ORCAD 9.2 ЧАСТЬ II”, ЮРИЙ БОЛОТОВСКИЙ, ГЕОРГИЙ ТАНАЗЛЫ

Размещено на Allbest.ru