Курсовая работа: Исследование фильтра Чебышева

3.6 Описание конструкции фильтра

Заключение

Список использованных источников

Приложения

Введение

С тех пор, как в 1926 г. впервые были измерены нелинейные искажения, предложено свыше 20 различных методов измерения. Все эти методы можно разбить на 5 основных групп: одного тона, двух тонов, с дискретным спектром, со сплошным спектром, с рабочим сигналом. Каждая из этих групп имеет еще свои разновидности, отличающиеся по способу регистрации и по выделению продуктов нелинейных искажений.

Вообще, методы измерения нелинейных искажений в трактах звукопередачи отличаются большим разнообразием. Широкое распространение получил метод гармоник как наиболее простой при экспериментах и удобный для расчетов. Менее распространены другие методы: разностного тона, модулированного тона, взаимной модуляции (интермодуляции).

Для перечисленных методов существуют свои области применения. При этом каждый из них использует специальные сигналы, обеспечивающие наибольшую эффективность обнаружения продуктов искажений.

Заметность нелинейных искажений реального сигнала связана с тем, насколько часто, если рассматривать процесс во времени, или с какой вероятностью, если применить к нему статистическую меру, его мгновенные значения попадают в область существенной нелинейности тракта звукопередачи. Многим, наверное, приходилось наблюдать, как при уменьшении уровня сигнала в перегруженном канале исчезает хриплость звучания. Она тем меньше, чем реже выбросы сигнала попадают в область перегрузки.

В данной работе подробно рассматривается полосовой фильтр Чебышева, входящий в состав установки для измерений нелинейных искажений методом полос шума.

Фильтры с характеристикой Чебышева обладают сравнительно более высоким отношением затраты/эффективность.

1. Эскизное проектирование устройства

1.1 Разработка структурной схемы

Принцип действия измерительной установки заключается в оценке нелинейных искажений, возникающих на выходе исследуемого канала звукопередачи в результате воздействия на систему шумовой полосы.

Измерительный сигнал в виде полосы нормального белого шума формируется с помощью полосового фильтра (ПФ) из широкой полосы белого шума, создаваемой шумовым генератором. В результате нелинейности испытуемого устройства спектр шума на его выходе обогащается продуктами нелинейных искажений, большая часть которых лежит вне полосы частот входного сигнала. Эти продукты выделяются с помощью заграждающего фильтра (ЗФ) и их действующее значение измеряется с помощью вольтметра шумового сигнала. Измеренная величина делится на действующее значение сигнала на входе ЗФ (при этом учитывается коэффициент передачи ЗФ в полосе пропускания).

Результат деления, выраженный в процентах, принимается за меру нелинейности испытуемого устройства - (.

Измерения проводятся в пяти полосах, перекрывающих весь звуковой диапазон (Рисунок 2).

Средние частоты ПФ и ЗФ: 31,5Гц, 125Гц, 500Гц, 2кГц, 8кГц.

Эти фильтры образуются сочетанием фильтров низких частот (ФНЧ) и фильтров высоких частот (ФВЧ). Делается это для того, чтобы одни и те же фильтры можно было использовать для организации соседних полос. Последовательное соединение ФНЧ и ФВЧ позволяет получить ПФ, а параллельное – ЗФ.

Рисунок 1 – Структурная схема установки для измерения нелинейных искажений методом полос шума.

Рисунок 2 – Распределение частот по полосам.

На рисунке 3 представлены АЧХ ФНЧ и ФВЧ, образующих ПФ и ЗФ. С помощью этих характеристик можно определить частоты среза фильтров ФЧ и ФНЧ для организации ПФ и ЗФ.

Полоса пропускания полосового фильтра будет простираться от частоты = до частоты =.

Рисунок 3 – Распределение частот среза в «четверке» фильтров.

1.2 Выбор типа аппроксимации частотной характеристики

При одинаковом количестве схемных элементов использование полинома Чебышева формирует максимально возможную крутизну спада частотной характеристики в переходной области по сравнению с фильтрами Баттерворта и др. Поэтому остановимся на фильтрах Чебышева, получивших исключительно широкое применение при синтезе активных фильтров.