Название: Диференцюючі кола (фільтр високих частот)
Вид работы: реферат
Рубрика: Коммуникации и связь
Размер файла: 114.42 Kb
Скачать файл: referat.me-168445.docx
Краткое описание работы: Визначення диференцюючого кола, його призначення, основні характеристики. Принцип роботи диференцюючого ланцюга. Напруга на конденсаторі в реальному колі. Проходження імпульсів через диференцюючий RC-ланцюг. Імпульс прямокутної та трапецієподібної форми.
Диференцюючі кола (фільтр високих частот)
Курс: Комп’ютерна Електроніка
Тема: Диференцюючі кола (Фільтр високих частот)
1. Визначення диференцюючого кола, і його призначення
Диференцюючим колом, називається коло, призначене для виконання операції диференціювання, тобто для одержання вихідної напруги пропорційного похідної від вихідного:
(1) чи в операторній формі
(2)
ФВЧ - ця схема, що передає без змін сигнали високих частот, а на нижніх частотах забезпечує загасання сигналів на амплітуді і визначення їхній по фазі щодо вхідних сигналів.
Така схема може бути використана:
Для від фільтрування низькочастотних складових, у частотних складових, зокрема для усунення постійної складових ланцюга;
Для виконання операції диференціювання, тобто одержання сигналів, пропорційних похідної від вхідних сигналів, (з визначеною точністю);
Для зменшення (укорочення) тривалості імпульсу ;
Для одержання двополюсних імпульсів з однополярних.
2. Принцип роботи диференцюючого ланцюга
Конденсатор (без витоку) є ідеальним елементом для перетворення прикладеного до нього напруги в струм
, що змінюється пропорційно похідної
Однак згідно вираження (5) нам необхідно одержати вихідну напругу, що змінюється за цим законом.
Для цього досить перетворити струм, що протікає в ланцюзі к у напруги за допомогою резистора з дуже малим опором таким, що закон зміни струму залишиться практично незмінним.
(3)
Напруга на конденсаторі в реальному колі
(4)
тому рівність (7) буде виконуватися за умови
(5)
(6)
З формули видно, що:
а) для застосування RC - ланцюга в якості диференціюючої необхідно щоб виконалася рівність
Цьому буде сприяти зменшення постійної часу ланцюга Однак при цьому зменшується амплітуда вихідного сигналу. З формул (7) і (8) видно, що для застосування RC - ланцюга в якості диференцируючої необхідно, щоб постійна часу була мала, а застосовуючи в якості розділової - велика.
б)
найбільше схиблення вихідного сигналу при диференціюванні імпульсу повинне одержатися під час фронту (зрізу), де друга похідна , що виражає швидкість зміни крутості фронту (зрізу), має найбільшу величину.
в) найкращий результат диференціювання виходить у тій частині імпульсу, де швидкість зміни напруги
3. Основні характеристики диференцюючого кола
а) Передатна функція
ідеального диференцюючого кола, де
Однак реальна диференцюючий RC-коло має передатну функцію
За умови наближаємося до ідеального диференціювання.
б) Амлитудно-частотная характеристика.
Запишемо передатну функцію в частотній області
(7).
(8)
Рис.1 “АЧХ диференцюючого кола"
в) Фазо-частотная характеристика.
;
Рис.2 “ФЧХ диференцюючого ланцюга”
г) Перехідна характеристика.
При подачі на вхід диференцюючого кола, східчастого сигналу виду напруги на резисторі R буде зміняться по експонентному законі:
Рис.3
Рис.4
чи
д) Реакція на лінійно-нарастаючий (спадаючий) сигнал.
Нехай Для визначення реакції
ланцюга скористаємося інтегралом Дюамеля (згортки), що використовується для визначення реакції імпульсного ланцюга на вхідний вплив складної форми при нульових початкових умовах.
Якщо відомо, то
де
- нова перемінна в межах інтегрування від 0 до
.
Рис.5
4. Проходження імпульсів через диференцюючий RC - ланцюг
а) Імпульс прямокутної форми.
Рис.6
Скористаємося методом суперпозиції для знаходження .
Розкладемо на два елементарних стрибкоподібних сигнали
і
.
Рис.7
Рис.8
Тоді
При великих співвідношеннях форма напруги на резисторі наближається до форми вихідної напруги. При малих співвідношеннях
напруги на виході являє собою два гостроподібних імпульса. Тобто на обличчя диферинцювання чи укорочення імпульсів.
б) Імпульс трапецієподібної форми.
Скористаємося методом суперпозиції для знаходження розкладемо на чотири елементарні напруги, що лінійно-змінюються.
Рис.9
При досить малих t форма імпульсів близька до прямокутної форми, амплітуда дорівнює При дуже великих t форма імпульсів наближається до форми вхідного сигналу.
в) Послідовність імпульсів прямокутної форми.
Результати отримані при проходженні одиночного імпульсу очевидно придатні і для випадку, коли пауза між періодично повторюваними імпульсами (скважність) достатня для повного завершення перехідних процесів, що виникають у результаті закінчення дії попереднього імпульсу. У випадку якщо паузи між імпульсами, то картина процесів відрізняється від розглянутих вище.
Рис.10
При на ємності починається накопичуватися напруга таким чином, що через визначений час на ємності установиться деяке середнє значення напруги, рівна постійної складової вхідного сигналу. Збільшення напруги на ємності
за час к-го імпульсу дорівнює
Якщо , то
За час паузи між k-м і -м імпульсами ємність розряджається на
На початку процесу після включення генератора вхідного сигналу величина напруги на ємності мала і збільшення напруги
перевищує спад
, але через якийсь час у схемі настає динамічна рівновага, при якому збільшення напруги
перевищує спад
, через якийсь час у схемі настає динамічна рівновага, при якому збільшення напруги
під час заряду дорівнює спаду
під час розряду. Середнє значення напруги на ємності
в такому режимі можна визначити, якщо порівняти праві частини виражень (11) і (12) і визначити
в порівнянні з
.
У такий спосіб у сталому режимі дорівнює постійної складової вхідного сигналу. При цьому
не містить постійної складовий і отже площі
і
рівні.
Список літератури
1. Грибовский Б. Кратний справочник по электронике: Пер. с фр. - М.: ДМК Пресс, 2001. - 416 с.
2. Коновалов. Г.Ф. Радиоавтоматика: Учебник для вузов. - М.: Высш. шк., 2000.
3. Первачев.С. В Радиоавтоматика: Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 2002.
4. Титус У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. С нем. - М.: Мир, 1983. - 512 с.
5. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 2-х томах. Пер с англ. - М.: Мир, 1983 - Т.1. - 598с.
6. Цифровые системы фазовой синхронизации / Под ред. М.И. Жодзишского - М.: Радио, 2000.
Похожие работы
-
Інтегруючі кола фільтр низьких частот
Курс: Комп’ютерна Електроніка Тема: Інтегруючі кола (Фільтр низьких частот) 1. Визначення інтегруючого кола і його призначення Інтегруючим колом (інтегратором) називають ланцюг (чи пристрій), призначений для виконання операції інтегрування, тобто для одержання вихідної напруги
-
Вплив навантаження на основні характеристики передачі енергії джерелом постійного струму
Робота 4. Дослідження впливу навантаження на режими роботи джерела постійного струму. Нелінійні електричні кола 4.1 Мета роботи 1. Дослідити вплив навантаження на основні характеристики передачі енергії джерелом постійного струму. Навчитися досліджувати нелінійні електричні кола.
-
ГЗЗ із транзисторами у ключовому режимі
Умови мінімізації потужності, що розсіюється на транзисторі. Характеристика впливу ряду причин, що ускладнюють роботу ГЗЗ у ключовому режимі на високих робочих частотах. Схеми ГЗЗ у ключовому режимі з активним навантаженням і формуючим контуром.
-
Розрахунок усталеного процесу в електричному колі
Методи розрахунку лінійного кола при дії на нього періодичного несинусоїдного сигналу. Визначення повної та активної потужності, яку споживає коло та його параметри на гармоніці. Етапи дослідження передаточної функції і побудування графіків АЧХ і ФЧХ.
-
Розрахунок транзисторного резонансного підсилювача потужності
Призначення, характеристики, основні вимоги до проектування та вибір режиму роботи резонансного підсилювача потужності. Вибір транзистора та схеми підсилювача, вольт-амперні характеристики транзистора. Схема резонансного підсилювача та його розрахунок.
-
Розкладання в ряд Фур'є несинусоїдальної періодичної функції напруги та дослідження її впливу на лінійне коло
Пошук повного вхідного опору ланцюга щодо затисків. АЧХ і ФЧХ комплексного коефіцієнта передачі по напрузі. Розкладання в ряд Фур'є несинусоїдальної періодичної функції. Побудова лінійчатого амплітудного і фазового спектру вхідної і вихідної напруги.
-
Дослідження властивостей лiнiйних динамічних кіл
Перетворення сигналів довільної форми лінійними динамічними колами першого порядку в часовій та частотній областях. Визначення перехідної характеристики кола та його реакції на сигнал довільної форми методом інтеграла згортки і частотних характеристик.
-
Дослідження активних фільтрів
Порядок визначення комплексного коефіцієнта передавання напруги, складання матриці провідностей. Розрахунок миттєвих значень вхідного та вихідного сигналу в ідеалізованому операційному підсилювачеві. Побудування графіку та його гармонічних складових.
-
Широтно імпульсний модулятор на базі магнітного підсилювача
міністерство освіти і науки україни ЖИТОМИРСЬКИЙ ІНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧНИЙ ІНСТИТУТ Група Кафедра АіКТ ЕЛЕМЕНТИ ТА ПРИСТРОЇ АВТОМАТИКИ Курсова робота
-
Перевірка закону Ома при аналізі послідовних кіл змінного струму
Аналіз активного опору змінного струму, індуктивності, ємності, вивчення явища резонансу напруг. Визначення миттєвого значення струму в колі з ємністю. Розрахунки його характеристик, побудова векторних діаграм на підставі експерименту і розрахунку.