Материал: LS-Sb87083

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

тем быстрее возрастает коэффициент передачи фильтра при удалении от резонансной частоты.

Передаточная функция ФПЗ получается из передаточной функции ФНЧ

заменой p

 

 

, где 1 Q – нормированная полоса пропускания.

 

p 1 p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Замена переменной

p в передаточной

|H( )|

 

 

 

 

 

 

функции ФНЧ первого порядка дает переда-

АА1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

точную функцию ФПЗ второго порядка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H p

 

 

 

A(1 p2 )

 

A(1 p2 )

.

А2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

p p2

1 1 Q p p2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим реализацию ФПЗ второго

0

 

c

с1

2 c2

 

Рис. 3.22. Реальная АЧХ ФПЗ

порядка. Как известно,

двойной Т-образный

мост представляет собой пассивный ФПЗ. Его добротность составляет 0,25. Добротность можно повысить, если включить эту схему в контур обратной связи ОУ. Возможная схема такого фильтра показана на рис. 3.23.

Передаточная функция указанной схемы имеет вид

H p

 

 

k(1 p2 )

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1

 

 

(k-1)R1

1

2 2 k

p p2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uвых

резонансная

частота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2C

 

 

DA

 

определяется выражением Uвх

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 1 RC , коэффициент

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

передачи

A k ; при k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

добротность

 

равна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q 1 2 2 k 0,5 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Недостатком

данной

Рис. 3.23. ФПЗ с двойным Т-образным мостом

схемы

 

 

является

слож-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ность настройки при больших значениях добротности. Это связано с тем, что изменение сопротивления одновременно влияет и на A , и на Q . В этом смысле предпочтительней использовать ФПЗ с мостом Вина–Робинсона.

31

При включении моста Вина–Робинсона в цепь обратной связи ОУ можно получить любое значение добротности. Соответствующая схема представлена на рис. 3.24.

 

R1/α

 

 

R1

 

 

 

R1/β

 

C

 

DA

R2

R3

 

 

 

DA

Uвх

C

 

 

2R3 Uвых

R2

Рис. 3.24. ФПЗ с мостом Вина–Робинсона

Передаточная функция данной схемы определяется выражением

H p

(1 p2 ) / 1

,

1 3 p / 1 p2

 

 

резонансная частота – выражением 0 1 R2C , коэффициент передачи A / 1 , добротность Q 1 3.

Для расчета номиналов элементов фильтра необходимо задать величины0 , A , Q и C , а затем провести расчет согласно выражениям R2 1 0C ;

3Q 1; 3AQ .

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА 4.1. Задание

В процессе выполнения курсовой работы студенту будет предложено разработать схему активного фильтра одного из четырех типов – ФНЧ, ФВЧ, полосового и полосно-заграждающего с использованием передаточных функций, представленных в виде полиномов Баттерворта, Бесселя и Чебышева. Построение фильтра необходимо осуществить с применением схем настоящих методических указаний.

Исходными данными для курсовой работы являются:

32

тип фильтра с точки зрения АЧХ;

метод аппроксимации АЧХ фильтра;

для фильтров Чебышева – коэффициент пульсаций АЧХ в полосе пропускания или задерживания;

коэффициент усиления полезного сигнала;

частота среза или полоса пропускания фильтра.

При получении передаточной функции фильтра в общем виде следует воспользоваться таблицами нормированных коэффициентов полиномов (Прил. А).

При переходе от расчетных значений R и C элементов к номинальным следует воспользоваться рядами номинальных значений элементов (Прил. Б).

4.2. Оформление пояснительной записки

Пояснительная записка к курсовому проекту должна содержать следующие материалы:

общие сведения из теории фильтров;

передаточную функцию фильтра в общем виде;

структурную схему фильтра;

электрическую схему фильтра;

передаточную функцию электрической схемы фильтра;

расчет номиналов элементов фильтра;

АЧХ идеального фильтра, АЧХ фильтра, построенную по заданному полиному, АЧХ фильтра, построенную по расчетным значениям элементов, АЧХ фильтра после уточнения номиналов элементов;

выводы по работе.

Целесообразно включить в пояснительную записку разделы:

Техническое задание.

Введение.

Выбор схемы реализации фильтра.

Расчет номиналов компонентов фильтра.

Построение АЧХ фильтра.

Заключение.

Список использованной литературы.

При оформлении материалов пояснительной записки следует руководствоваться ГОСТ 7.32-2001.

33

Список рекомендуемой литературы

Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справ. рук-во /

Пер. с нем., М.: Мир. 1982, 512 с.

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

Малахов В. П. Схемотехника аналоговых устройств. Одесса: Астро-

принт, 2000. 212 с.

34

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

 

А. Параметры полиноминальных фильтров

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица А1

 

 

 

 

Фильтр Бесселя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

i

 

ai

bi

 

 

 

Qi

1

1

1,0000

0,0000

 

1,000

 

 

2

1

1,3617

0,6180

 

1,000

 

0,58

3

1

0,7560

0,0000

 

1,323

 

 

2

0,9996

0,4772

 

1,414

 

0,69

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

1

1,3397

0,4889

 

0,978

 

0,52

2

0,7743

0,3890

 

1,797

 

0,81

 

 

 

 

1

0,6656

0,0000

 

1,502

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1,1402

0,4128

 

1,184

 

0,56

 

3

0,6216

0,3245

 

2,138

 

0,92

 

1

1,2217

0,3887

 

1,063

 

0,51

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0,9686

0,3505

 

1,431

 

0,61

 

3

0,5131

0,2756

 

2,447

 

1,02

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица А2

 

 

 

 

Фильтр Баттерворта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

i

 

ai

bi

 

 

 

 

Qi

1

 

1

 

1,0000

0,0000

 

1,000

 

 

2

 

1

 

1,4142

1,0000

 

1,000

 

 

0,71

3

 

1

 

1,0000

0,0000

 

1,000

 

 

 

2

 

1,0000

1,0000

 

1,272

 

 

1,00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

1

 

1,8478

1,0000

 

0,719

 

 

0,54

 

2

 

0,7654

1,0000

 

1,390

 

 

1,31

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1,0000

0,0000

 

1,000

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1,6180

1,0000

 

0,859

 

 

0,62

 

 

3

 

0,6180

1,0000

 

1,448

 

 

1,62

 

 

1

 

1,9319

1,0000

 

0,676

 

 

0,52

6

 

2

 

1,4142

1,0000

 

1,000

 

 

0,71

 

 

3

 

0,5176

1,0000

 

1,479

 

 

1,93

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35