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 = 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.
Больше работ по теме:
Практическое задание
Имитационное моделирование системы фазовой автоподстройки частоты в пакете моделирования динамических систем Simulink
Практическое задание
Построение и расчет статических характеристик электропривода системы генератор-двигатель системы Г-Д
Практическое задание
Изучение характеристик ключевых схем на дополняющих МОП-транзисторах (КМОП)
Практическое задание
Составление описания и формулы изобретения "Солнцезащитные очки с фото– видеокамерой"
Практическое задание
Предмет: Информатика, ВТ, телекоммуникации
Тип работы: Практическое задание
Новости образования
22 Июля 2016 16:26
Более 70 представителей крупных вузов АСЕАН подтвердили участие в форуме во Владивостоке
22 Июля 2016 12:51
Абызов: публикация первичных статсведений снизит бюрократическую нагрузку на школы
22 Июля 2016 11:53
В Чечне свыше 200 школьников сдали ЕГЭ с результатом свыше 90 баллов - министр
22 Июля 2016 05:36
Замглавы Минобрнауки РФ: задача сократить число людей с высшим образованием не стоит
21 Июля 2016 20:19
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ