Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лаба 6 / Материалы / Лаба_6 (Андрей)

.docx
Скачиваний:
18
Добавлен:
08.04.2022
Размер:
318.37 Кб
Скачать

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра БТС

отчет

по лабораторной работе №6

по дисциплине «САПР и Конструирование МП»

Тема: Изучение возможностей оптимизации параметров элементов при моделировании частотно-корректирующих цепей

Студент гр.7502

Дегилевич А.А.

Преподаватель

Боброва Ю.О.

Санкт-Петербург

2020

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

«ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ЧАСТОТНО-КОРРЕКТИРУЮЩИХ ЦЕПЕЙ»

Цель работы: изучить возможности оптимизации параметров пассивных элементов (R и C) при моделировании частотно-корректирующих цепей на примере полосового фильтра.

Используемое оборудование: Работа выполняется в виде компьютерной симуляции с использованием САПР MicroCap 12.

Основные теоретические положения:

Параметрическая оптимизация может выполняться в программе Micro-Cap при проведении любого вида анализа. Метод Пауэлла наиболее подходит для решения задач оптимизации электронных схем. Также можно использовать другие методы поиска оптимальных значений – метод Левенберга-Марквардта, Хука-Дживса, дифференциальной эволюции. Оптимизатор в Micro-Cap упорядоченным образом (согласно алгоритму поиска экстремума) меняет значения параметров схемы в пределах областей, заданных пользователем, для того, чтобы добиться минимума, максимума, равенства определенному значению заданной характеристики схемы. Он вызывается из любого режима анализа (за исключением Sensitivity и Transfer Function), позволяя оптимизировать искажения, характеристики во временной области, малосигнальные частотные характеристики и характеристики на постоянном токе.

Синтаксис задания поиска оптимального решения следующий. Находится значение параметра, при которой заданная характеристика схемы минимальна (максимальна или равна заданному значению) при соблюдении заданных ограничений в виде логических выражений.

Результаты моделирования:

Соберем схему полосового фильтра (рисунок 1).

Рисунок 1 – Схема для изучения оптимизации параметров элементов при моделировании частотно-корректирующих цепей

Источник (V1) создает синусоидальный сигнал, поступающий на вход ПФ. Элементы C1, C2, R1 и R2 задают значение резонансной частоты фильтры fРЕЗ, соотношение элементов R3 и R4 задает значения коэффициента передачи на резонансной частоте KРЕЗ и добротности фильтры Q.

АЧХ этого фильтра представлена на рисунке 2. ). Из рисунка видно, что fРЕЗ = 0.995 Гц, коэффициент передачи на резонансной частоте KРЕЗ = -489 мкдБ.

Рисунок 2 – АЧХ ПФ

Чтобы задать fРЕЗ = 1 Гц воспользуемся функцией оптимизации для определения оптимального значения емкости C1 (рисунок 3).

Рисунок 3– Результаты оптимизации значения C1

По рисунку 3 видно, что оптимальное значение емкости конденсатора C1 равно 15.81523 мкФ, время расчета 2.15 с. Если заменить значение емкости на оптимальное, то по АЧХ видно, что fРЕЗ = 1.000 Гц, а KРЕЗ = -72 мдБ (рисунок 4).

Рисунок 4 – АЧХ ПФ с точными значениями fРЕЗ и KРЕЗ при оптимизации С1

Чтобы задать KРЕЗ = 0 дБ снова воспользуемся функцией оптимизации. Найдем оптимальное значение сопротивления R3 (рисунок 5). Значение сопротивления резистора R3 равно 1.9752 кОм.

Рисунок 5 – Результаты оптимизации значения R3

Результат оптимизации KРЕЗ иллюстрирует АЧХ (рисунок 6).

Рисунок 6 – АЧХ ПФ с точными значениями fРЕЗ и KРЕЗ при оптимизации R3

Практически значимая задача для изучаемой схемы – установка требуемого значения KРЕЗ, например, 6 дБ (увеличение в 2 раза). Опять воспользуемся функцией оптимизации (рисунок 7)

Рисунок 7 – АЧХ ПФ с точными значениями fРЕЗ и KРЕЗ при оптимизации R3

Определим максимально возможное значения KРЕЗ для изучаемой схемы. В этом случае критерием оптимизации выступает нахождение наибольшего значения для первого локального максимума.

В результате получилось значение сопротивления резистора R3 равное 496.6299 кОм, KРЕЗ = 69 дБ, соответствующая АЧХ ПФ представлена на рисунке 8.

Рисунок 8 – АЧХ ПФ с максимальным значением KРЕЗ при оптимизации R3

Вывод

В ходе данной лабораторной работы была изучена оптимизация параметров электрических цепей. Изучены различные целевые функции для оптимизации, критерии оптимизации и их влияние на точность оптимизации.

На примере полосового фильтра были изучены возможности САПР Microcap по оптимизации значений элементов с целью достижения определенных характеристик цепи.

Соседние файлы в папке Материалы