Фильтры верхних частот

Значения элементов матриц симметричных фильтров. Синтезация принципиальной схемы фильтра верхних частот 5го порядка. Получение матрицы. Динамические перегрузки фильтров. Коэффициент динамической перегрузки. Построение структурной схемы на основе матрицы.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 04.12.2008
Размер файла 872,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

18

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТАГАНРОГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Систем Автоматического Управления

Пояснительная записка

к курсовой работе

по электронике

на тему:

«Фильтры верхних частот»

Выполнил:

Студент группы А-144

Безродный С.В.

Проверил:

Христич В.В.

Таганрог 2006

Содержание

  • 1.Техническое задание
  • 2.Получение матрицы
  • 3.Структурная схема
  • 4. Принципиальная схема
  • 5.Расчёт элементов
    • Расчет звена №1
    • Расчет звена №2
    • Расчет звена №3
    • Расчет звена №4
    • Расчет звена №5
  • 6.Анализ схемы
  • 7.Определение основных характеристик фильтра
  • 8. Метод Монте Карло
  • 9. Выбор типов элементов.
  • 10.Вывод по проделанной работе
  • 11.Список используемой литературы.
  • 1. Техническое задание
  • По заданной таблице, в которой приведены значения элементов матриц симметричных фильтров синтезировать принципиальную схему фильтра верхних частот 5-го порядка, провести анализ полученной схемы, по результатам которого определить параметры фильтра.
  • Вариант С0515а-22.
  • Таблица 1.
  • 0,8669600

    -0,8694698

    1,3527675

    0,7559777

    1,1890630

    0,8618522

    0,7973618

    -0,0106126

    0,2867016

    -0,7787701

    , дБ

    0,0988

    0,0079491

    , кГц

    2,2

    0,5978956

    , дБ

    75,59

    -0,3805086

    3,25776

    0,25

    0,09746

    1,227…1,191

    0,00049

    2. Получение матрицы

    Значения элементов , расположенных ниже главной диагонали, равны по модулю значениям элементов , т.е. :

    Для приведения значений элементов к нормированному виду необходимо все элементы каждой i-й строки разделить на : :

    У фильтров наблюдаются динамические перегрузки, когда максимальное напряжение во внутренних узлах схемы превышает максимальное выходное напряжение, что характеризует коэффициент динамической перегрузки. (коэффициент динамической перегрузки на выходе ОУ1 может превышать единицу). Чтобы обеспечить , необходимо разделить полученные ранее значения и на :

    3.Структурная схема

    На основе полученной матрицы строим структурную схему:

    5. Расчёт элементов.

    Принципиальную схему ФВЧ синтезируют на основе звеньев :

    1) Многовходовое инвертирующее звено ФВЧ:

    Рис. 1.

    Функция передачи имеет вид:

    Это звено может использоваться только в качестве 1-го или n-го звена при условии, что все матричные элементы соответственно 1-й или n-й строки положительны.

    2) Многовходовое универсальное звено ФВЧ:

    Рис. 2.

    Функция передачи имеет вид : ; .

    Зададим значение емкости всех звеньев одинаковым и равным .

    .

    Из выражения постоянной времени , где .

    Так как для всех звеньев одинаково и , то .

    Сопротивление для всех звеньев одинаково.

    Положив , определим сопротивления резисторов входного сумматора из соотношений:

    ,

    где ( или ) -- коэффициент, который задается равным единице при не слишком малом значении ( или ) и гораздо меньше единицы в противном случае.

    Если сопротивление резистора или получается слишклм большим, то он заменяется резистивным делителем, состоящим из трех резисторов (см. рис.3.). Чтобы определить сопротивления делителя, необходимо задаться значениями и , а эквивалентное сопротивление и сопротивление резистора рассчитать из соотношений:

    ; ,

    где - это модуль или . Эквивалентная проводимость используется в формулах для и при расчете сопротивления .

    Рис.3. Резистивный делитель.

    Расчет звена №1

    :

    :

    ,

    .

    Расчет звена №2

    :

    ,

    ;

    :

    ;

    , ,

    ,

    ,

    ,

    .

    Расчет звена №3

    :

    .

    Расчет звена №4

    :

    :

    ,

    .

    Расчет звена №5

    :

    ;

    :

    ;

    ;

    , ;

    ;

    ;

    ;

    .

    Так как полученная проводимость , то резистор переключаем с инвертирующего на неинвертирующий вход ОУ2.

    6. Анализ схемы

    Используя пакет прикладных программ MicroCap-8, проанализируем данную схему.

    Рис. 4. Амплитудно-частотная характеристика с входа на выход.

    Рис. 5. АЧХ фильтра в полосе пропускания.

    Рис. 6. АЧХ фильтра в полосе режекции.

    Рис. 7. АЧХ фильтра в дБ.

    Рис. 8. АЧХ с выходов 1,2,3,4 звеньев соответственно.

    Как видно из рисунков, динамических перегрузок в фильтре не возникает.7. Определение основных характеристик фильтра.

    Нижняя граничная частота полосы пропускания:

    Нижняя граничная частота полосы режекции:

    Максимальный коэффициент передачи:

    Коэффициент передачи полосы пропускания:

    Коэффициент передачи полосы режекции:

    Неравномерность АЧХ в полосе пропускания:

    Затухание в полосе режекции:

    Коэффициент прямоугольности:

    Сравним полученные характеристики с табличными:

    Таблица 2.

    Параметры

    Теоретические

    2,200

    0,0988

    75,59

    3,25776

    Фактические

    2,217

    0,0973

    72,24

    3,13254

    Погрешность, %

    0,77

    1,52

    4,43

    4,91

    8. Метод Монте-Карло

    Графики АЧХ, полученные в процессе 200 испытаний методом Монте-Карло в диапазоне частот 0,1…100 кГц при равновероятностном отклонении параметров схемных элементов на 2%.

    Рис. 9. АЧХ фильтра при испытании методом Монте-Карло.

    Рис. 10. АЧХ фильтра при испытании методом Монте-Карло в полосе пропускания.

    Из рисунка 7 видно, что:

    .

    Гистограмма распределения.

    MC-8 GUAP Edition

    Monte Carlo AC анализ of C0515-22

    200 Runs

    Summary

    Низкий=0.972

    Средний=1.001

    Высокий=1.035

    Стандартное отклонение=0.013

    Статистика индивидуального выполнения.

    Таблица 3.

    1

    1.013

    101

    0.988

    2

    1.008

    102

    1.006

    3

    1.007

    103

    0.979

    4

    1.005

    104

    0.985

    5

    1.017

    105

    1.022

    6

    1.026

    106

    1.000

    7

    0.994

    107

    0.999

    8

    1.002

    108

    1.026

    9

    0.991

    109

    1.007

    10

    1.006

    110

    1.008

    11

    1.005

    111

    1.012

    12

    0.987

    112

    0.996

    13

    1.008

    113

    1.005

    14

    1.018

    114

    1.015

    15

    0.998

    115

    0.985

    16

    1.020

    116

    1.035

    17

    1.004

    117

    0.995

    18

    0.997

    118

    1.013

    19

    0.993

    119

    1.000

    20

    1.016

    120

    1.009

    21

    1.020

    121

    1.006

    22

    0.997

    122

    0.999

    23

    0.996

    123

    1.024

    24

    0.991

    124

    0.990

    25

    1.000

    125

    1.015

    26

    1.006

    126

    1.021

    27

    1.002

    127

    1.021

    28

    1.000

    128

    1.000

    29

    1.033

    129

    0.995

    30

    0.974

    130

    1.018

    31

    1.013

    131

    1.000

    32

    1.004

    132

    0.996

    33

    1.000

    133

    1.005

    34

    1.006

    134

    0.983

    35

    0.995

    135

    1.007

    36

    0.991

    136

    1.004

    37

    1.006

    137

    0.999

    38

    1.032

    138

    1.011

    39

    1.007

    139

    1.015

    40

    0.982

    140

    1.017

    41

    0.984

    141

    1.001

    42

    0.980

    142

    0.988

    43

    1.010

    143

    0.988

    44

    0.998

    144

    0.993

    45

    1.015

    145

    1.015

    46

    0.990

    146

    0.997

    47

    0.999

    147

    1.001

    48

    1.007

    148

    1.018

    49

    1.021

    149

    0.996

    50

    1.003

    150

    0.996

    51

    1.000

    151

    0.981

    52

    0.997

    152

    1.010

    53

    0.985

    153

    1.022

    54

    0.992

    154

    0.983

    55

    0.998

    155

    1.007

    56

    0.987

    156

    0.995

    57

    1.010

    157

    0.985

    58

    0.972

    158

    1.001

    59

    1.000

    159

    0.993

    60

    0.997

    160

    1.000

    61

    0.998

    161

    1.006

    62

    1.008

    162

    1.006

    63

    1.003

    163

    0.981

    64

    0.993

    164

    1.004

    65

    1.002

    165

    1.013

    66

    1.028

    166

    0.997

    67

    1.012

    167

    1.010

    68

    1.009

    168

    1.010

    69

    0.997

    169

    0.996

    70

    0.988

    170

    0.986

    71

    0.993

    171

    0.995

    72

    1.029

    172

    1.001

    73

    1.002

    173

    1.010

    74

    1.026

    174

    0.991

    75

    1.018

    175

    0.981

    76

    1.002

    176

    0.990

    77

    0.981

    177

    1.008

    78

    0.980

    178

    1.001

    79

    1.012

    179

    0.975

    80

    1.026

    180

    0.989

    81

    1.003

    181

    0.999

    82

    0.984

    182

    1.005

    83

    1.010

    183

    0.974

    84

    0.989

    184

    1.005

    85

    0.994

    185

    0.993

    86

    0.998

    186

    0.991

    87

    0.976

    187

    1.012

    88

    1.032

    188

    0.975

    89

    0.997

    189

    1.000

    90

    1.006

    190

    0.988

    91

    0.983

    191

    1.006

    92

    1.020

    192

    1.016

    93

    1.001

    193

    0.986

    94

    1.006

    194

    0.984

    95

    0.990

    195

    1.001

    96

    1.010

    196

    1.010

    97

    1.011

    197

    0.998

    98

    1.003

    198

    1.003

    99

    1.008

    199

    1.004

    100

    1.006

    200

    0.993

    9. Выбор типов элементов.

    Номиналы резисторов используемых в электрической схеме корректирующего устройства приведены в таблице 4.

    В этой таблице приведены следующие параметры:

    Расчёт - значения, полученные в результате расчёта;

    ГОСТ - значения, резисторов выбранных в соответствии с рядом Е192;

    Погрешность - погрешность отклонения от ряда;

    ТКС(ТКЕ) - погрешность по температурной нестабильности сопротивления (ёмкости) в интервале от -60 0С до +25 0С;

    Допуск - технологическая погрешность элементов;

    Суммарная погрешность - общая погрешность элементов.

    Таблица 4.

    Наименование

    (Резистор)

    Расчёт,

    кОм

    ГОСТ, кОм

    Погрешность,

    %

    ТКС, %

    Допуск, %

    Суммарная погрешность,

    %

    R

    168,943

    169

    0,03374

    0,075

    0,5

    0,63599

    R10

    11,876

    11,8

    0,63995

    0,045

    0,5

    1,24130

    R11

    13,658

    13,7

    0,30751

    0,045

    0,5

    0,90886

    R12

    11,981

    12

    0,15858

    0,045

    0,5

    0,75993

    R214

    12,938

    12,9

    0,29371

    0,045

    0,5

    0,89506

    R01

    27,401

    27,4

    0,00365

    0,045

    0,5

    0,60500

    R21

    18,694

    18,7

    0,03210

    0,045

    0,5

    0,63345

    R23

    20,688

    20,5

    0,90874

    0,045

    0,5

    1,51009

    R225

    5,474

    5,49

    0,29229

    0,045

    0,5

    0,89364

    R02

    5,200

    5,23

    0,57692

    0,045

    0,5

    1,17827

    R32

    9,092

    9,09

    0,02200

    0,045

    0,5

    0,62335

    R34

    14,843

    14,9

    0,38402

    0,045

    0,5

    0,98537

    R03

    179,225

    180

    0,43242

    0,075

    0,5

    1,03377

    R43

    15,883

    15,8

    0,52257

    0,045

    0,5

    1,12392

    R45

    24,958

    24,9

    0,23239

    0,045

    0,5

    0,83374

    R241

    36,492

    36,1

    1,07421

    0,045

    0,5

    1,67556

    R04

    5,151

    5,17

    0,36886

    0,045

    0,5

    0,97021

    R54

    8,974

    8,98

    0,06686

    0,045

    0,5

    0,66821

    R55

    13,658

    13,7

    0,30751

    0,045

    0,5

    0,90886

    R252

    43,562

    43,7

    0,31679

    0,045

    0,5

    0,91814

    R05

    12,991

    12,9

    0,70048

    0,045

    0,5

    1,30183

    Rc

    10

    10

    0

    0,045

    0,5

    0,60135

    R1v,R3v

    100

    100

    0

    0,075

    0,5

    0,60225

    Рис. 11. Резистор типа С2-14.
    Наименование

    (Конденсатор)

    Расчёт,

    нФ

    ГОСТ,

    нФ

    Погрешность,

    %

    ТКЕ,

    %

    Допуск, %

    Суммарная погрешность,

    %

    С

    0,51

    0,51

    0

    0,15

    0,5

    0,50450

    10. Вывод по проделанной работе.

    В курсовом проекте была рассмотрена процедура синтеза и произведен расчет фильтра верхних частот пятого порядка в соответствии с заданным вариантом. С помощью пакета программ MicroCap-8 произвели моделирование схемы и исследовали амплитудно-частотные характеристики фильтра верхних частот. Исследовали схему методом Монте Карло, сравнили данные с полученными результатами. Выявили погрешность найденных номиналов конденсаторов и резисторов в соответствии с ГОСТ.

    11. Список используемой литературы.

    1. Справочник по расчету низкочувствительных активных фильтров. Христич В.В. Ростов-на-Дону: Изд-во СКНШ ВШ, 2005.

    2. Резисторы: (справочник)/В.В. Дубровский, Д.М. Иванов, Н.Я. Пратусевич и др.; под ред. И.И. Чертверткова.-М.: Радио и связь, 1991.

    3. Электрические конденсаторы и конденсаторные установки: (справочник)/В.П. Берзан, Б.Ю. Геликман, М.Н. Гураевский и др.; Под ред.Г.С. Кучинского.-М.: Энергоатомиздат, 1987.

    4. Справочник по расчету фильтров. Р. Зааль. -М.: Радио и связь, 1983.

    5. Справочник по расчету фильтров. Г. Ханзел. -М.: Советское радио, 1974.


Подобные документы

  • Общие амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) различных типов фильтров. Построение схемы фильтра верхних и нижних частот: активные и пассивные фильтры первого и второго порядка. Принципы действия, функции и применение полосовых и режекторных фильтров.

    реферат [310,8 K], добавлен 18.12.2011

  • Применение схемы фильтра второго порядка Саллена-Ки при реализации фильтров нижних частот, верхних частот и полосовых. Возможность раздельной регулировки добротности полюсов и частот среза как главное достоинство звеньев фильтров по заданной схеме.

    реферат [614,8 K], добавлен 21.08.2015

  • Разработка активного фильтра верхних частот с использованием трех операционных усилителей. Построение функциональной и принципиальной схемы, расчет частотно-задающих элементов. Получение спектральных плотностей шумов на выходе обоих построенных схем.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 17.01.2012

  • Основные типы фильтров, их достоинства и недостатки. Синтез фильтра верхних частот (ФВЧ) с аппроксимацией амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) полиномом Баттерворта. Выбор схемы для каскадов общего фильтра. Методика его настройки и регулирования.

    курсовая работа [753,3 K], добавлен 29.08.2010

  • Разработка структурной и электрической принципиальной схем фильтра верхних частот. Выбор элементной базы. Электрические расчеты и выбор электрорадиоэлементов схемы. Уточнение частотных искажений фильтра, моделирование в пакете прикладных программ.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 13.10.2017

  • Методы синтеза электрического фильтра нижних и верхних частот. Аппроксимация частотной характеристики рабочего ослабления фильтра. Реализация схемы фильтров по Дарлингтону. Денормирование и расчёт ее элементов. Определение частотных характеристик фильтра.

    курсовая работа [2,4 M], добавлен 23.01.2011

  • Выбор схемы и расчет ее элементов, расчет и построение графика идеальной амплитудно-частотной характеристики. Расчет и анализ матрицы чувствительности, выбор настроечных элементов, корректировка схемы и спецификации, составление инструкции по настройке.

    реферат [106,3 K], добавлен 24.01.2014

  • 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.

    курсовая работа [195,1 K], добавлен 19.11.2010

  • Сущность принципа работы, исследование амплитудных, частотных характеристик и параметров активных фильтров нижних и верхних частот, полосно-пропускающих и полосно-задерживающих фильтров на интегральном операционном усилителе, их электрические схемы.

    лабораторная работа [1,8 M], добавлен 10.05.2013

  • Фильтры верхних частот с многопетлевой обратной связью и бесконечным коэффициентом усиления. Проект фильтра Баттерворта верхних частот на основе каскадного соединения звеньев, состоящих из резисторов, конденсаторов, ОУ; схема, расчет, анализ АЧХ фильтра.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 22.06.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.