Курсовая работа: Дослідження активних фільтрів

Більш поширений інший вид активних RC-фільтрів. Елементарним фільтром (активною ланкою) такого типу є підсилювач з негативним зворотним зв'язком через виборчу RC-ланку. Сюди відноситься, зокрема, загалом добре відомий виборчий підсилювач з подвійним Т-подібним RC-мостом (ТТ-мостом). Еквівалентна добротність такої схеми може мати величину Q3= 10–20 у області вельми низьких частот. Є також ряд інших RC-кіл, що застосовуються в зворотному зв'язку підсилювачів. Активну ланку такого типу можна назвати «підсилювальною». Слід помітити, що, не дивлячись на широку популярність виборчих підсилювачів – активних RC-ланок, – фільтри, строго розраховані і відповідним чином складені з таких елементів, дуже мало освітлені в літературі. Відомі фільтри, побудовані тільки з лампових підсилювальних ланок, фільтри, що складаються з резонансних LC-ланок або виборчих підсилювачів в поєднанні з RC-ланками або ТТ-мостами. Всі ці фільтри, що є каскадним включенням активних підсилювальних ланок і розв'язаних RC-ланок, по своїх електричних характеристиках в діапазоні десятки – сотні герц приблизно рівноцінні пасивним RC-фільтрам при втричі-вчетверо меншому числі елементів. Це показує на певні конструктивні переваги підсилювальних активних фільтрів і їх перспективність для застосування в діапазоні низьких і інфранизьких частотах. Такий висновок підтверджується також досвідом роботи автора у області активних підсилювальних RC- і RCL-фільтрів.

Активні фільтри можна використовувати в якості ФНЧ, ФВЧ, смугових і смугоподавлюючих фільтрів, вибираючи тип фільтра в залежності від найбільш важливих властивостей характеристики, таких, як рівномірність підсилення в смузі пропускання, крутизна спаду або незалежність часового запізнення від частоти. Можна побудувати як фазовий фільтр з «плоскою» амплітудною характеристикою але з «зшитою» фазою (він також відомий як «фазовирівнювач»), і навпаки – фільтр з постійним фазовим зсувом, але із «зшитою» АЧХ.

Найбільш відомі типи фільтрів: фільтр Баттерворта, Чебишева, Бесселя, Саллена і Кея.

Фільтр Баттерворта має найбільш плоску характеристику в смузі пропускання, що досягається ціною зменшення крутизни спаду від смуги пропускання до смуги про давлення.

Фільтр Чебишева має достатню крутизну спаду, але тут присутня нерівномірність АЧХ в області смуги пропускання.

Фільтр Бесселя завдяки своїм гарним властивостям у фазо-часовій області дає найменше спотворення форми сигналу.

Фільтри, які потребують особливо високої точності значень параметрів елементів важко настроюються, по мірі старіння елементів настройка втрачається. В таких фільтрах необхідно використовувати елементи з малим допуском значень параметрів, що є порівняно дорого.

Вхідні дані

Матриця провідності

Розрахунок комплексного коефіцієнта

Вихідний сигнал

Мал 1. Вхідний сигнал

Мал. 2 Вихідний сигнал

Висновок

Частотні характеристики коефіцієнта передачі відображають здатність активного фільтра відфільтровувати частоти, які лежать за межами частот зрізу. За допомогою фільтрів можна обмежити спектр частот і виділити лише корисну смугу за даних умов.

У ході виконання даної роботи був проведений аналіз активного фільтра на операційному підсилювачі. Під час аналізу АЧХ виявилося, що коефіцієнт підсилення змінюється від 1 Гц на нижніх частотах і асимптотно прямує до значення 0,54 на високих частотах. Це дало підстави стверджувати, що досліджуваний фільтр є широкосмуговим фільтром низьких частот. Даний фільтр створює спектр сигналу в своїй смузі пропускання і дещо зміщує його по фазі.