Курсовая работа: Проектирование и анализ активного электрического фильтра
КАФЕДРА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ РАДИОТЕХНИКИ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ АКТИВНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ФИЛЬТРА
КУРСОВАЯ РАБОТА
Пояснительная записка
Руководитель _______________ Ковалев Е. И.
Студент _______________ Устьянцев К.Ю.
Екатеринбург 2008
АННОТАЦИЯ
В данной работе проводится расчёт активного фильтра нижних частот Чебышева. Определяется порядок фильтра и значения компонентов. Приводится полная схема фильтра, проводится анализ АЧХ и ФЧХ. Исследуется влияние разброса параметров резисторов и конденсаторов относительно номинальных. Анализ и проектирование выполнены с помощью компьютерной программы Microcap.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Перечень условных обозначений
Задание на курсовую работу
Расчетная часть
Построение АЧХ и ФЧХ рассчитанного фильтра
Передаточная функция ФНЧ Баттерворта
Заключение
Список литературы
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
fC – частота среза фильтра, кГц.
fS . – граница частоты подавления, кГц
S – нормированная частота, соответствующая частоте fS .
K – коэффициент усиления фильтра в полосе пропускрния
Rн – сопротивление нагрузки, Ом.
A – минимальное затухание в полосе задерживания, дБ.
неравномерность передачи в полосе пропускания, дБ.
АЧХ – амплитудно-частотная характеристика.
ФЧХ – фазово-частотная характеристика.
С – емкость.
ОУ – операционный усилитель
Ко - коэффициент усиления ОУ
ВВЕДЕНИЕ
Передача и обработка цифровых сигналов электросвязи, сигналов радио и телевидения и т.д. требуют создания электронных цепей, которые в определенной полосе частот обладали бы наперед заданными свойствами амплитудно-частотных и фазо- частотных характеристик (АЧХ и ФЧХ). Этими устройствами являются электрические фильтры. Они бывают реактивными и активными. В данной работе будет рассмотрено проектирование активного электрического фильтра.
Активными называются электрические фильтры, в состав которых наряду с пассивными входят также усилительные или независимые элементы. Наибольшее распространение получили активные RC-фильтры (ARC-фильтры), которые не содержат индуктивных элементов и могут быть реализованы в виде интегральных схем.
Широкое распространение получили ARC-фильтры на основе усилителей с конечным усилением, ОУ-(операционный усилитель) и преобразователей сопротивления.
В данной работе будет использовано 2 операционных усилителя и RC-цепочки, состоящих из трех сопротивлений и двух емкостей. И на основе этих элементов будет реализован низкочастотный ARC-фильтр.
Задание на курсовую работу
1. Спроектировать активный фильтр на основе каскадного соединения звеньев, состоящих из резисторов, конденсаторов и операционных усилителей, удовлетворяющих нижеперечисленным требованиям.
2. Привести полную схему фильтра и рассчитать его АЧХ и ФЧХ.
3. Выполнить анализ спроектированного фильтра с учетом указанных ниже условий. Расчет характеристик производиться на ЭВМ.
Тип фильтра – ФНЧ Баттерворта.
Значения параметров фильтра заданы в табл.1.
Табл. 1
| Параметр | Значение | ||
| f С , кГц | 20 | ||
| fS , кГц | 30 | ||
| A , дБ | 20 | ||
| Ко | 106 | ||
| К | 4 | ||
| R н , Ом | 75 | ||
| R вх, кОм | 100 | ||
| R вых, Ом | 1 | ||
Р АСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
Анализ требований, предъявляемых к АЧХ фильтра
Фильтр низких частот представляет собой устройство, пропускающее сигналы низких частот и подавляющее сигналы высоких частот. Характеристика фильтра Баттерворда содержит пульсации в полосе пропускания и монотонна в полосе задерживания. АЧХ имеет полосу пропускания от 0 до fс =20 КГц и полосу подавления от fs =30 КГц и до бесконечности. Полоса пропускания - диапазон частот, в котором затухание минимально. Полоса подавления - диапазон частот, в котором затухание фильтра максимально.
Передаточная функция ФНЧ Баттерворда n-го порядка состоит из следующих n/2 сомножителей второго порядка [1, стр. 13] :
,
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--