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
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.
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.
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.
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.
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.
для модуля коэффициента передачи активного ФВЧ имеем
где Т = R1C1 - постоянная времени фильтра.
Рисунок 8 - Активный ФВЧ на ОУ.
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.
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.
Другие работы по теме:
Параллельное и последовательное моделирование
Порядок и разновидности соединений звеньев, их характеристика и отличительные черты. Амплитудно-частотные характеристики при различных соединениях, порядок их расчета и анализа. Методика и этапы моделирования последовательного соединения звеньев.
Счета бухгалтерского учета
На каждом предприятии (организации) ежедневно совершается большое количество хозяйственных операций, которые в конечном итоге отражаются в бухгалтерском балансе.
Броуновская экономика
Лекция по экономике №1 Броуновская экономика Философия хозяйства является основой современной экономики. философия хозяйства зародилась давно и берет начало от Сократа и Платона, но в современном этапе экономического развития в начале прошлого века для большинства экономистов открыл Булгаков С.
Расчет и анализ фильтров лестничной структуры
Фильтрация сигналов на фоне помех в современной радиотехнике. Понятие электрического фильтра как цепи, обладающей избирательностью реакции на внешнее воздействие. Классификация фильтров по типу частотных характеристик. Этапы проектирования фильтра.
Разработка эквалайзера
Содержание 1. Техническое задание. 1.1. Наименование и область применения. 1.2. Основание для разработки. 1.3. Технические требования. 2. Документы эскизного проекта.
Инженерный расчёт активных фильтров
Проектирование четырех типов активных фильтров: нижних и высоких частот четвертого порядка, полосового и заграждающего. Работоспособность и соответствие поставленным требованиям. Применение в электронных устройствах, средствах связи, источниках питания.
9. работа по общей геологии
Зачеты Экзамены Бакалавры 1 курс Зимняя сессия 1. Иностранный язык 2. Физическая культура 3. Высшая математика 4. Общая геология 5. Введение в специальность?
О «структурировании» культурного «пространства»
Не только наше сознание, но и душа – весьма склонны к математике. Мы воспринимаем мир через сеть так называемых «семантических фильтров», которые почему-то математизируют наше восприятие.
Сглаживающие фильтры 3
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ НЕГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНСТИТУТ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ» Кафедра ЕНД
Расчет LC- и ARC-фильтров
Санкт-петербургский Государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича Курсовая работа по ОТЦ на тему: "Расчет LC- и ARC- фильтров"
Сглаживающие фильтры
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники” Кафедра защиты информации РЕФЕРАТ на тему: СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ МИНСК, 2009
Синтез фильтра высоких частот
Особенности разработки фильтра высокой частоты второго порядка с аппроксимацией полиномом Чебышева. Расчет основных компонентов схемы активного фильтра, их выбор и обоснование целесообразности. Общая характеристика методики настройки и регулировки.
Расчет и моделирование цифрового фильтра
Изучение сущности цифровой фильтрации - выделения в определенном частотном диапазоне с помощью цифровых методов полезного сигнала на фоне мешающих помех. Особенности КИХ-фильтров. Расчет цифрового фильтра. Моделирование работы цифрового фильтра в MatLab.
Проектирование и анализ активного электрического фильтра
Разработка активного электрического фильтра Баттерворта 6-го порядка на основе идеального операционного усилителя (ОУ). Изучение проектирования фильтров при использовании современных методов расчета – программы Microcap. Построение АЧХ и ФЧХ фильтра.
Расчет полосового фильтра
Особенности современной радиотехники под фильтрацией сигналов на фоне помех. Классификация электрических фильтров. Основные методы реализации заданной передаточной функции пассивной цепи. Этапы проектирования фильтра. АЧХ идеального полосового фильтра.
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.
Проектирование и расчёт полосного фильтра
Синтез схемы полосового фильтра на интегральном операционном усилителе с многопетлевой обратной связью. Анализ амплитудно-частотной характеристики полученного устройства, формирование виртуальной модели фильтра и определение электрических параметров.
Клиодинамика
Введение 1 Общие сведения 2 Соотношение между клиодинамикой и клиометрией 3 Основоположники клиодинамики 4 Основные достижения клиодинамики Список литературы
Конституция Франции 1791 года
(фр. Constitution de 1791) — французская (фр.)русск. конституция, принятая Национальным собранием 3 сентября 1791 года. При самом создании Генеральных штатов в 1789 году и со стороны привилегированных классов, и со стороны буржуазии одинаково раздавались голоса за ограничение королевской власти. 9 июля 1789 года Национальное собрание, принявшее название учредительного, приступило к рассмотрению вопросов относительно будущей конституции и слушало мемуары Мунье, Жан-Жозеф о её основах.
Понятие о счетах бухгалтерского баланса
Понятие о счетах бух.баланса В процессе производства каждый день осуществляется большое число хозяйственных операций, требующих текущего отражения, для чего используются специальные формы-счета бухгалтерского учета, которые построены по принципу экономической однородности.
Изменение в балансе под влиянием хозяйственных операций
. Изменения в балансе под влиянием хозяйственных операций. Четыре типа изменения в балансе. Баланс является средством контроля над работой предприятия по состоянию на 1 число каждого месяца. С началом следующего отчетного периода на предприятии происходит множество хозяйственных операций, которые по-своему влияют на баланс.
Депозитарный учет ценных бумаг
Предоставление услуг по хранению сертификатов ценных бумаг и /или учету и переходу прав на ценные бумаги является депозитарной деятельностью. Депозитарные операции - операции банка, связанные с осуществлением им