Проведем расчет фильтра Саллена-Кея.Частота среза рассчитывается по формуле: fср=½π. (1)Возьмем R5=12 кОм, R6= 36 кОм, С2=2.2 nФ и найдем С3: C3=¼π2fср2R5R6C2=1/(4 * 9,86 * 36 000 000 *12 000 *36 000 * 2.2*10−9)=740 пФ. (2)Емкость С3 из результатов моделирования выбираем равной 470 пФ, так как при емкости 740 пФ срез получается на более ранней частоте. Это вероятно связано со входной емкостью ОУ, а также с задержкой отклика ОУ на входной сигнал. Рисунок 6. Характеристики АЧХ и фазового сдвига фильтра. Как видно, фильтр удовлетворяет передаточной характеристике заданной в задании, а на частоте 50кГц подавление больше 26 дБ, а именно 32.9 дБ. Поскольку фильтр должен передавать сигналы по напряжению от 0 до — 10 В, то питание ОУ может быть несимметричным. Плюсовое от плюс 1 В, а нижнее от — 11 В, для того чтобы выходное напряжение не входило в область отсечки. 2.
2. Выбор параметров питания аналогового коммутатора. Как было установлено фильтру нижних частот аналогового коммутатора требуется питание ниже минус 11 В и выше плюс 1 В, аналоговому ключу требуется напряжение минус 15 В. Поэтому для аналогового коммутатора выбираем общее отрицательное напряжение питания минус 15 В. Поскольку управление аналоговым коммутатором осуществляют КМОП ИС с напряжением питания 5 В, то для питания ОУ фильтра выбираем плюсовое напряжение 5 В. Для ОУ NE5532 данное напряжение является минимальным для питания. В цепь питания ОУ 5 В вводим RC фильтр 100 Ом и 10 мк.
Ф. Частота среза такого фильтра около 1000.
Гц. 2.
3. Оценка погрешности передаточных характеристик аналогового коммутатора.
Найдем погрешность передачи напряжения при включении одного канала: K = Rн/(Rист+Rкл+Rн) = 50 000/(100 + 100 + 50 000) = 0,996, (5)где K — коэффициент передачи, Rн — сопротивление нагрузки, Rист — выходное сопротивление источника, Rкл — сопротивление ключа. = (1 — K) ∙ 100% = (1 — 0,996) ∙100 = 0,4%. (3)При одновременном включении четырех каналов: K = (Rн/ 4)/(Rист+(Rкл+Rн)/ 4) = 50 000/(4*100 + 100 + 50 000) = 0,99, (5)То есть при включении всех каналов погрешность будет соответствовать 1%.Во втором канале есть фильтр на ОУ, поэтому прибавляется погрешность смещения нуля ОУ два раза. В этом случае следует указывать абсолютную погрешность Δ = Ucм*2 + *Uвх / 100 = 6*10−3 + *Uвх (Вольт) (5)Заключение.
В ходе выполненной работы был рассчитан и промоделирован аналоговый коммутатор в соответствии с требованиями технического задания. Разработанный аналоговый коммутатор работает в диапазоне напряжения от минус 10 до 0 В. Он обеспечивает подавление помехи 50 кГц на 32.9 дБ во втором канале. Особенностью данного коммутатора является разработанные цепи адаптации управляющего напряжения по шине данных КМОП ИС к отрицательному уровню напряжения. Коммутатор почти полностью состоит из элементов применяемых в технологии кремневых ИС и может быть применен при проектировании единой ИС. Нагрузки коммутатора таковы, что можно включать несколько каналов одновременно. При этом погрешность передачи напряжения будет равна 1 проценту. В канале с фильтром добавляется погрешность нулевых смещений ОУ.
Список использованных источников
.
Тарабрин Б. В. Интегральные микросхемы: Справочник — 2-е изд., испр. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 528 с. Фильтр Саллена-Кея [Электронный ресурс] - Wikimedia Foundation — 2009 — Режим доступа:
http://ru.wikipedia.org/wiki/Фильтр_Саллена-Кея, кафедральный доступ. — Загл. с экрана. — Яз.
Рус.Ленк Джон. Электрические схемы: Практическое руководство — М, Мир, 1985. — 344 с. Игловский И. Г., Владимиров Г. В. Справочник по слаботочным электрическим реле. — Л: Энергоатомиздат.
1990. — 560с. Новицкий Н. В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. — Л: Энергоатомиздат, 1985. — 228с.
