Моделирование пассивных и активных фильтров

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.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид лабораторная работа
Язык русский
Дата добавления 29.11.2010
Размер файла 1,1 M

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.

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 = R2C2 - постоянная времени фильтра.

Рисунок 7 - Активный ФНЧ на ОУ.

6. для модуля коэффициента передачи активного ФВЧ имеем

где Т = R1C1 - 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 = jC4, 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.


Подобные документы

  • 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

  • Выделение полезной информации из смеси информационного сигнала с помехой. Математическое описание фильтров. Характеристика фильтра Баттерворта и фильтра Чебышева. Формирование шаблона и определение порядка фильтра. Расчет элементов фильтра высоких частот.

    курсовая работа [470,3 K], добавлен 21.06.2014

  • Характеристика активных фильтров, требования, предъявляемые к ним. Разработка принципиальной схемы полосового фильтра. Анализ технического задания и синтез схемы устройства. Реализация фильтра Баттерворта. Выбор элементов схемы и операционного усилителя.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 18.12.2015

  • Проектирование схемы LC-фильтра. Определение передаточной функции фильтра и характеристики его ослабления. Моделирование фильтра на ПК. Составление программы и исчисление параметров элементов ARC-фильтра путем каскадно-развязанного соединения звеньев.

    курсовая работа [824,9 K], добавлен 12.12.2010

  • Исходные данные для расчета пассивных RC-фильтров. Расчет параметров элемента фильтра. Частотные фильтры электрических сигналов предназначены для повышения помехоустойчивости различных электронных устройств и систем. Параметры реальных фильтров.

    контрольная работа [52,9 K], добавлен 04.10.2008

  • 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

  • Сущность и принцип работы сглаживающих фильтров. Классификация и виды. Величины, которые характеризуют качество фильтра. Расчет коэффициента сглаживания. Проектирование активных и пассивных сглаживающих фильтров: достоинства, недостатки, применение.

    реферат [358,8 K], добавлен 10.02.2009

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.