Размещено на http://allbest.ru

Введение

Фильтры используются в силовых электрических цепях для гашения помех и для сглаживания пульсаций напряжения после выпрямителя. В каскадах радиоэлектронной аппаратуры часто применяются перестраиваемые LC-фильтры, например, простейший LC-контур, включенный на входе средневолнового радиоприёмника обеспечивает настройку на определённую радиостанцию.

Фильтры используются в звуковой аппаратуре в многополосных эквалайзерах для корректировки АЧХ, для разделения сигналов низких, средних и высоких звуковых частот в многополосных акустических системах, в схемах частотной коррекции магнитофонов и др.

Различают следующие типы фильтров:

Фильтры, находящие применение в обработке сигналов, бывают

· аналоговыми или цифровыми

· пассивными или активными

· линейными и нелинейными

· рекурсивными и нерекурсивными

Среди множества рекурсивных фильтров отдельно выделяют следующие фильтры (по виду передаточной функции):

· фильтры Чебышёва

· фильтры Бесселя

· фильтры Баттерворта

· эллиптические фильтры

По порядку (степени уравнения) передаточной функции различают фильтры первого, второго, и более высоких порядков.

По тому, какие частоты фильтром пропускаются (задерживаются), фильтры подразделяются на:

· фильтры низких частот (ФНЧ)

· фильтры высоких частот (ФВЧ)

· полосно-пропускающие фильтры (ППФ)

· полосно-задерживающие (режекторные) фильтры (ПЗФ)

· фазовые фильтры

1.Техническое задание

Исходные данные для проектирования указаны в методических указаниях в табл. 2. Приведем ниже фрагмент этой таблицы:

Поясним значение показателей.

Условные обозначения:

F₀=3630- частота среза фильтра в Гц;

К₀=26,6 - коэффициент усиления фильтра в полосе пропускания;

АЧХ - тип АЧХ фильтра, в данном случае - ФВЧ;

Методы оптимизации фильтров, в данном случае Ч3 - фильтр Чебышева с неравномерностью Дб;

Схемы фильтров, в данном случае Ра-- схема Рауха,

И-- инвертирующая схема.

Порядок фильтра по условию выбирается студентом самостоятельно, выберем для данного задания порядок фильтра n=2.

2.Расчет принципиальной схемы и выбор компонентов

Передаточные функции ФВЧ можно получить из аналогичных функций ФНЧ, заменив P на 1/P. При этом частота среза фильтра щ₀ останется неизменной, а K₀ следует понимать как коэффициент передачи на бесконечно большой частоте.

где K₀ - коэффициент передачи фильтра на нулевой частоте;

a₁ и b₁ - положительные действительные коэффициенты.

Фильтры Баттерворта, Чебышева и Бесселя отличаются значениями коэффициентов a₁ и b₁ передаточной функции.

Рисунок 1.1 - ФВЧ второго порядка по схеме Рауха.

Схемы для реализации ФВЧ первого и второго порядка получаются из схем ФНЧ, если поменять местами резисторы и конденсаторы всех времязадающих RC- цепей.

Схема Рауха для ФВЧ второго порядка изображена на рисунке 1.1.

Передаточная функция фильтра

где:

- по условию;

-

-

Расчет примеров:

c^-;

Из ряда Е12 выбираем: С₁=С₃=82 нФ;

Находим : С₂=С₁/26,6 = 3нФ;

R₂ = (C₁+C₂+C₃)/a₁C₂C₃щ₀ = 28 кОм;

R₁ = 1/b₁R₂C₂C₃ щ₀² = 145 Ом

Из ряда Е12 выбираем:С₂ = 3 нФ.

Из ряда Е24 выбираем: R₁ = 27 кОм, R₂ = 14 кОм

Рисунок 1.2 - Модель фильтра

Исследование фильтра.

1. Волович Г. И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. - М.: Издательский дом «Додэка-ХХI», 2005. - 528 с.

2. Лэм Г. Аналоговые и цифровые фильтры. Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1982. - 300с.

3. Джонсон Д. и др. Справочник по активным фильтрам: Пер. с англ./ Д. Джонсон, Дж. Джонсон, Г. Мур. -- М.: Энергоатомиздат, 1983.-- 128c.

4. Опадчий, Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс): учебник для вузов / Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров: под ред. О.П. Глудкина. - М.: Горячая линия - Телеком, 2000.

5. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд. Том II: Пер. с нем. - М.: ДМК Пресс, 2008. - 832 с.

6. Хернитер Марк Е. Multisim 7: Современная система компьютерного моделирования и анализа схем электронных устройств. (Пер. с англ .) / Пер. с англ . Осипов А.И . - М .: Издательский дом ДМК пресс, 2006. - 488 с.

7. Фолкенберри Л. Применения операционных усилителей и линейных ИС: Пер. с англ. -- М.: Мир, 1985. -- 572с.

8. 180 аналоговых микросхем (справочник). Ю. А. Мячин.-- Изд-во «Патриот», МП «Символ-Р» и редакция журнала «Радио», 1993.-- 152 с.

Приложение

Размещено на Allbest.ru