Название: Моделирование пассивных и активных фильтров
Вид работы: лабораторная работа
Рубрика: Коммуникации и связь
Размер файла: 297.19 Kb
Скачать файл: referat.me-170334.docx
Краткое описание работы: Моделирование пассивных фильтров низкой частоты: однозвенных и двухзвенных. Пассивные и активные высокочастотные фильтры. Параметры элементов трехконтурного режекторного фильтра. Описание полосового фильтра активного типа. Электрическая схема фильтра.
Моделирование пассивных и активных фильтров
Министерство образования и науки Украины
Моделирование пассивных и активных фильтров
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Пользуясь программной средой Electronics Workbench смоделировать: пассивные фильтры низкой частоты (ФНЧ), однозвенные и двухзвенные; пассивные фильтры высокой частоты (ФВЧ), однозвенные и двухзвенные; полосовой и режекторный фильтры (ППФ); активный ФНЧ на ОУ; активный ФВЧ на ОУ; полосовой фильтр активного типа.
С помощью программы FilterLab построить АЧХ и ФЧХ, смоделировать электрические схемы для фильтров Баттерворта и Чебышева.
ХОД РАБОТЫ
1. Параметры элементов однозвенного пассивного ФНЧ рассчитываются, исходя из требуемой частоты среза f0
и принятого волнового сопротивления р. В рассматриваемом примере имеем при f0
= 10 000 Гц и = 8 Ом:
мкГн,
мкФ.
Рисунок 1 - Пассивный фильтр низкой частоты (ФНЧ), однозвенный.
В случае двухзвенного фильтра по сравнению с однозвенным, удается получить характеристику с более крутым фронтом.
Рисунок 2 - Пассивный фильтр низкой частоты (ФНЧ), двухзвенный.
2. Параметры элементов однозвенного ФВЧ рассчитываются, исходя из требуемой частоты среза f0
и принятого волнового сопротивления р. В рассматриваемом примере имеем при f0
= 300 Гц и = 8 Ом:
мкГн,
мкФ.
Рисунок 3 - Пассивный фильтр высокой частоты (ФВЧ), однозвенный.
В случае двухзвенного фильтра, по сравнению с однозвенным, удается получить характеристику с более крутым фронтом.
Рисунок 4 - Пассивный фильтр высокой частоты (ФВЧ), двухзвенный.
3. Параметры элементов двухконтурного полосового фильтра рассчитываются, исходя из центральной частоты фильтра f0 . При С = 1000*10-9 Ф и L = 0,25 мкГн имеем:
МГц.
Далее резонансные частоты контуров раздвигаются, для чего емкость одного увеличивается на 1-2 %, другого - уменьшается. Чем шире должна быть получена полоса пропускания фильтра, тем больше это изменение емкости.
Рисунок 5 - Полосовой фильтр.
4. Параметры элементов трехконтурного режекторного фильтра, как и в предыдущем случае, рассчитываются исходя из центральной частоты фильтра f0 . В рассматриваемом случае центральная частота f0 = 0.32 МГц.
Рисунок 6 - Режекторный фильтр.
5. Комплексный коэффициент активного ФНЧ 1-го порядка определяется выражением:
для модуля коэффициента передачи имеем:
где Т = R2 C2 - постоянная времени фильтра.
Рисунок 7 - Активный ФНЧ на ОУ.
6. для модуля коэффициента передачи активного ФВЧ имеем
где Т = R1 C1 - постоянная времени фильтра.
Рисунок 8 - Активный ФВЧ на ОУ.
7. Комплексный коэффициент активного фильтра 2-го порядка определяется выражением:
Проводимости равны:
Y1
= g1
= 1/R1
, Y2
= g2
= 1/R2
, Y3
= jC3
, Y4
= j
C4
, Y5
= g5
= 1/R5
.
При данных величинах для модуля комплексного коэффициент передачи равен:
Рисунок 9- Полосовой фильтр активного типа.
АЧХ и ФЧХ для ФНЧ 1-го порядка Баттерворта и Чебышева:
Рисунок 9- АЧХ и ФЧХ.
Электрическая схема:
Рисунок 10 - Электрическая схема.
АЧХ и ФЧХ для ФНЧ 2-го порядка Баттерворта и Чебышева:
Рисунок 11- АЧХ и ФЧХ.
Электрическая схема:
Рисунок 12 - Электрическая схема.
8. АЧХ и ФЧХ для ФВЧ 1-го порядка Баттерворта и Чебышева:
Рисунок 13 - АЧХ и ФЧХ.
Рисунок 14 - Электрическая схема
АЧХ и ФЧХ для ФВЧ 2-го порядка Баттерворта и Чебышева:
Рисунок 15 - АЧХ и ФЧХ.
Электрическая схема:
Рисунок 16 - Электрическая схема
Таблица 1.1- Расчет фильтров 2-го порядка при f=150 KHz
Фильтр |
С=, nF |
R1=, KОм |
R2=, KОм |
Rfb=,KОм |
Bessel |
1 |
0.779 |
2.338 |
6.234 |
Butterworth |
1 |
0.750 |
1.501 |
4.502 |
Chebyshev (0.5 dB Ripple) |
1 |
0.779 |
1.045 |
3.648 |
Chebyshev (1 dB Ripple) |
1 |
0.815 |
0.891 |
3.411 |
Chebyshev (2 dB Ripple) |
1 |
0.898 |
0.705 |
3.207 |
Chebyshev (3 dB Ripple) |
1 |
0.996 |
0.585 |
3.163 |
Выводы
В ходе лабораторной работы мы ознакомились со схемотехническими особенностями различных типов фильтров.
Определили то, что АЧХ фильтра должна приближаться к идеальной, а затухания, вносимые им, быть минимальными.
Пассивные фильтры вносят большие затухания по сравнению с активными фильтрами, однако имеют простоту в схемотехническом решении и расчёте составляющих его деталей.
Данные типы фильтров нашли широкое применение в широкополосных усилителях и акустике, которые имеют раздельные тракты НЧ, СЧ, ВЧ.
Похожие работы
-
Синтез фильтра высоких частот
Особенности разработки фильтра высокой частоты второго порядка с аппроксимацией полиномом Чебышева. Расчет основных компонентов схемы активного фильтра, их выбор и обоснование целесообразности. Общая характеристика методики настройки и регулировки.
-
Инженерный расчет активных фильтров 2
Министерство образования и науки Украины Приазовский государственный технический университет Кафедра ЭПП Пояснительная записка к курсовой работе
-
Частотные фильтры электрических сигналов пассивные
Министерство образования и науки Российской Федераций ВСЕМИРНЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ОТЧЕТ по лабораторной работе №2 по курсу «Электроника»
-
Частотные фильтры электрических сигналов
Содержание 1 Введение 3 2 Исходные данные для расчета пассивных RC-фильтров 4 3 Расчет параметров элемента фильтра 5 4 Вывод 8 Приложение А 9 Приложение Б 10
-
Расчет полосового фильтра
Особенности современной радиотехники под фильтрацией сигналов на фоне помех. Классификация электрических фильтров. Основные методы реализации заданной передаточной функции пассивной цепи. Этапы проектирования фильтра. АЧХ идеального полосового фильтра.
-
Расчет и моделирование цифрового фильтра
Изучение сущности цифровой фильтрации - выделения в определенном частотном диапазоне с помощью цифровых методов полезного сигнала на фоне мешающих помех. Особенности КИХ-фильтров. Расчет цифрового фильтра. Моделирование работы цифрового фильтра в MatLab.
-
Сглаживающие фильтры
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники” Кафедра защиты информации РЕФЕРАТ на тему: СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ МИНСК, 2009
-
Проектирование и расчёт полосного фильтра
Синтез схемы полосового фильтра на интегральном операционном усилителе с многопетлевой обратной связью. Анализ амплитудно-частотной характеристики полученного устройства, формирование виртуальной модели фильтра и определение электрических параметров.
-
Проектирование и анализ активного электрического фильтра
Разработка активного электрического фильтра Баттерворта 6-го порядка на основе идеального операционного усилителя (ОУ). Изучение проектирования фильтров при использовании современных методов расчета – программы Microcap. Построение АЧХ и ФЧХ фильтра.
-
Проектирование активных фильтров с использованием активных резонаторов
Фильтры на основе операционных усилителей. Расчет полосового фильтра на операционных усилителях. Электрическая схема активного фильтра верхних и нижних частот. Усиление в полосе пропускания фильтра. Коэффициент прямоугольности для уровней затухания.