Автор: Пользователь скрыл имя, 25 Декабря 2012 в 06:56, курсовая работа
Цель работы – синтез схемы активного RC-фильтра и расчёт компонентов схемы.
Метод исследования – аппроксимация АЧХ фильтра полиномом Баттерворта.
Аппроксимированная передаточная функция реализована с помощью активного фильтра. Фильтр построен каскадным соединением независимых звеньев. В активном фильтре использованы инвертирующий и неинвертирующий усилители с конечным усилением, которые реализованы с помощью операционных усилителей.
Результаты работы могут использоваться для синтеза фильтров радиотехнической аппаратуры.
Прогнозные позиции что касается развития объекта исследования – поиск оптимальных схем фильтров.
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ПРОСМОТР АНАЛОГИЧНЫХ СХЕМ И ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФИЛЬТРОВ 7
Фильтры Баттерворта, или фильтры с максимально плоской АЧХ 12
Фильтры Чебышева, или равноволновые фильтры 12
Фильтры Чебышева-Кауэра, или эллиптические фильтры 13
Фильтры Лежандра, или оптимальные монотонные фильтры 13
Фильтры Бесселя, или фильтры с линейной ФЧХ 14
2 ВЫБОР СХЕМЫ ФИЛЬТРА 19
3 РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ 22
4 МЕТОДИКА НАСТРОЙКИ И РЕГУЛИРОВКА РАЗРАБОТАННОГО ФИЛЬТР 24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 27
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 28
wп=2πfп=1/ ,
QF= ,
Из этих уравнений видно, какие элементы и как влияют на характеристики фильтра. Частота среза и добротность регулируются соотношением резисторов R5 и R6.
Следует отметить, что любое отклонение номиналов используемых RC-элементов от расчётных приводит к ухудшению параметров фильтра. Поэтому желательно применять точные или подобранные резисторы, а нестандартные номиналы образовывать параллельным включением нескольких конденсаторов. Электролитические конденсаторы применять не следует. Помимо требований по усилению ОУ должен обладать высоким входным сопротивлением, значительно превышающим сопротивления резисторов фильтра. Если этого обеспечить нельзя, то подключают перед входом инвертирующего усилителя повторитель на ОУ.
В результате настройки фильтра получена АЧХ, которая изображена на рисунке 11.
Рисунок 11 – АЧХ рассчитанного фильтра
В этой работе раcсчитан активный RC-фильтр нижних частот 3-го порядка по аппроксимации Баттерворта. Чем выше порядок фильтра, тем качественнее фильтрация, т.е. точнее он аппроксимирует идеальную характеристику с резкими границами. Однако, с повышением порядка фильтра возрастают его сложность, размеры и стоимость. Поэтому часто приходится идти на компромисс между требуемой характеристикой и сложностью схемы. Согласно требованиям технического задания подходящим является фильтр 3-го порядка.
Также следует отметить, что фильтры по аппроксимации Баттерворта отличаются наибольшей равномерностью АЧХ как в полосе пропускания, так и в полосе подавления. Максимально плоская АЧХ в полосе пропускания достигается за счёт ухудшения фазовой характеристики, что приводит к фазовым искажениям.
Но, несмотря на некоторые недостатки, фильтр Баттерворта является одним из наиболее применяемых фильтров. Его можно использовать как хороший фильтр общего назначения, т.к. он имеет максимально плоскую АЧХ, умеренную фазовую нелинейность, приемлемую переходную характеристику и достаточно крутой спад АЧХ вне полосы пропускания.
1 Тимошенко, Л.П. Аналоговые электронные устройства / Сост. Л.П. Тимошенко, В.Л. Басецкий – Х.: ХНУРЭ, 2009.–52с.
2 Мошиц, Г.Проектирование активных фильтров / Г. Мошиц, П. Хорн, пер. с англ. – М.: Мир, 2007. – 320с.
3 Капустян, В.И. Активные RC-фильтры высокого порядка / В.И. Капустян // Радио и связь, 2007. – М. 248с. ил.
4 Зеленин, А.Н. Активные фильтры на операционных усилителях / А.Н. Зеленин, А.И. Костромицкий, Д.В. Бондарь. – Х.: Телетех, 2008. - 136с.
5 Успенский, Б.Г. Активные RC-фильтры / сост. Б.Г. Успенский // В помощь радиолюбителю: Сборник статей. Вып. 92.: - М.:ДОСААФ, 2009. – 78с.
6 Борисов, В.Г. Активные фильтры на базе операционных усилителей / Сост. В.Г.Борисов // В помощь радиолюбителю: Сборник. Вып. 62. – М.: ДОСААФ , 2008. – 78с.
Информация о работе Активный RC−фильтр на базе операционных усилителей