Курс: Комп’ютерна Електроніка
Тема: Диференцюючі кола (Фільтр високих частот)
1. Визначення диференцюючого кола, і його призначення
Диференцюючим колом, називається коло, призначене для виконання операції диференціювання, тобто для одержання вихідної напруги пропорційного похідної від вихідного:
(1) чи в операторній формі (2)
ФВЧ - ця схема, що передає без змін сигнали високих частот, а на нижніх частотах забезпечує загасання сигналів на амплітуді і визначення їхній по фазі щодо вхідних сигналів.
Така схема може бути використана:
Для від фільтрування низькочастотних складових, у частотних складових, зокрема для усунення постійної складових ланцюга;
Для виконання операції диференціювання, тобто одержання сигналів, пропорційних похідної від вхідних сигналів, (з визначеною точністю);
Для зменшення (укорочення) тривалості імпульсу ;
Для одержання двополюсних імпульсів з однополярних.
2. Принцип роботи диференцюючого ланцюга
Конденсатор (без витоку) є ідеальним елементом для перетворення прикладеного до нього напруги в струм , що змінюється пропорційно похідної Однак згідно вираження (5) нам необхідно одержати вихідну напругу, що змінюється за цим законом.
Для цього досить перетворити струм, що протікає в ланцюзі к у напруги за допомогою резистора з дуже малим опором таким, що закон зміни струму залишиться практично незмінним.
(3)
Напруга на конденсаторі в реальному колі
(4)
тому рівність (7) буде виконуватися за умови
(5)
(6)
З формули видно, що:
а)
для застосування RC - ланцюга в якості диференціюючої необхідно щоб виконалася рівність
Цьому буде сприяти зменшення постійної часу ланцюга Однак при цьому зменшується амплітуда вихідного сигналу. З формул (7) і (8) видно, що для застосування RC - ланцюга в якості диференцируючої необхідно, щоб постійна часу була мала, а застосовуючи в якості розділової - велика.
б)
найбільше схиблення вихідного сигналу при диференціюванні імпульсу повинне одержатися під час фронту (зрізу), де друга похідна , що виражає швидкість зміни крутості фронту (зрізу), має найбільшу величину.
в)
найкращий результат диференціювання виходить у тій частині імпульсу, де швидкість зміни напруги
3. Основні характеристики диференцюючого кола
а) Передатна функція
ідеального диференцюючого кола, де Однак реальна диференцюючий RC-коло має передатну функцію
За умови наближаємося до ідеального диференціювання.
б) Амлитудно-частотная характеристика.
Запишемо передатну функцію в частотній області
(7).
(8)
Рис.1 “АЧХ диференцюючого кола"
в) Фазо-частотная характеристика.
;
Рис.2 “ФЧХ диференцюючого ланцюга”
г) Перехідна характеристика.
При подачі на вхід диференцюючого кола, східчастого сигналу виду напруги на резисторі R буде зміняться по експонентному законі:
Рис.3
Рис.4
чи
д) Реакція на лінійно-нарастаючий (спадаючий) сигнал.
Нехай Для визначення реакції ланцюга скористаємося інтегралом Дюамеля (згортки), що використовується для визначення реакції імпульсного ланцюга на вхідний вплив складної форми при нульових початкових умовах.
Якщо відомо, то
де - нова перемінна в межах інтегрування від 0 до .
Рис.5
4. Проходження імпульсів через диференцюючий RC - ланцюг
а) Імпульс прямокутної форми.
Рис.6
Скористаємося методом суперпозиції для знаходження .
Розкладемо на два елементарних стрибкоподібних сигнали
і .
Рис.7
Рис.8
Тоді
При великих співвідношеннях форма напруги на резисторі наближається до форми вихідної напруги. При малих співвідношеннях напруги на виході являє собою два гостроподібних імпульса. Тобто на обличчя диферинцювання чи укорочення імпульсів.
б) Імпульс трапецієподібної форми.
Скористаємося методом суперпозиції для знаходження розкладемо на чотири елементарні напруги, що лінійно-змінюються.
Рис.9
При досить малих t форма імпульсів близька до прямокутної форми, амплітуда дорівнює При дуже великих t форма імпульсів наближається до форми вхідного сигналу.
в) Послідовність імпульсів прямокутної форми.
Результати отримані при проходженні одиночного імпульсу очевидно придатні і для випадку, коли пауза між періодично повторюваними імпульсами (скважність) достатня для повного завершення перехідних процесів, що виникають у результаті закінчення дії попереднього імпульсу. У випадку якщо паузи між імпульсами, то картина процесів відрізняється від розглянутих вище.
Рис.10
При на ємності починається накопичуватися напруга таким чином, що через визначений час на ємності установиться деяке середнє значення напруги, рівна постійної складової вхідного сигналу. Збільшення напруги на ємності за час к-го імпульсу дорівнює
Якщо , то
За час паузи між k-м і -м імпульсами ємність розряджається на
На початку процесу після включення генератора вхідного сигналу величина напруги на ємності мала і збільшення напруги перевищує спад , але через якийсь час у схемі настає динамічна рівновага, при якому збільшення напруги перевищує спад , через якийсь час у схемі настає динамічна рівновага, при якому збільшення напруги під час заряду дорівнює спаду під час розряду. Середнє значення напруги на ємності в такому режимі можна визначити, якщо порівняти праві частини виражень (11) і (12) і визначити в порівнянні з .
У такий спосіб у сталому режимі дорівнює постійної складової вхідного сигналу. При цьому не містить постійної складовий і отже площі і рівні.
Список літератури
1. Грибовский Б. Кратний справочник по электронике: Пер. с фр. - М.: ДМК Пресс, 2001. - 416 с.
2. Коновалов. Г.Ф. Радиоавтоматика: Учебник для вузов. - М.: Высш. шк., 2000.
3. Первачев.С. В Радиоавтоматика: Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 2002.
4. Титус У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. С нем. - М.: Мир, 1983. - 512 с.
5. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 2-х томах. Пер с англ. - М.: Мир, 1983 - Т.1. - 598с.
6. Цифровые системы фазовой синхронизации / Под ред. М.И. Жодзишского - М.: Радио, 2000.
Другие работы по теме:
Аналогові електронні пристрої
Динамічна характеристика за постійним та змінним струмом. Вибір положення робочої точки за умови реалізації режиму класу А та амплітуди сигналів. Визначення вихідної корисної потужності. Розрахунок підсилювального каскаду у режимі малого сигналу.
Кола з розподіленими параметрами
Схема трифазних кіл, в кожному з яких є трифазний генератор, що створює трифазну симетричну систему і симетричне навантаження. Розрахунок струму у вітках кола. Визначення миттєвого значення напруги між заданими точками, реактивної, повної потужності кола.
Теорія ліній передач
Електродинаміка напрямних систем. Процеси у провідниках. Параметри передачі симетричного кола. Рівняння однорідної лінії. Передача енергії симетричним колом з урахуванням втрат. Розрахунок параметрів передачі симетричних кіл. Поле коаксіальої пари.
Електромагнітні впливи в лініях передачі
Суть проблеми електромагнітної сумісності у лініях передачі. Джерела електромагнітних впливів. Основні положення теорії взаємних впливів. Взаємні впливи в симетричних та коаксіальних колах. Основні параметри взаємних впливів між колами ліній передачі.
Розрахунок розгалуженого електричного кола
Визначення струмів на всіх ділянках кола за допомогою рівнянь Кірхгофа і методу контурних струмів. Знаходження напруги на джерелі електрорушійної сили. Перевірка вірності розрахунку розгалуженого електричного кола шляхом використання балансу потужностей.
Дослідження фототранзистора
Лабораторна робота №4 Тема: Дослідження фототранзистора Мета роботи: Вивчення основних фізичних закономірностей, визначаючих властивості та параметри фототранзисторів, дослідження світлових характеристик цих приладів.
Усилительные каскады в области высоких частот
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ (технический университет) Кафедра Электроники и электротехники Доклад Тема: “ Усилительные каскады в области высших частот”
Принцип работы радиостанций
Міністерство освіти України ХДТУРЕ Виконав: студент групи ПЕА 98-1 Ситник О.М. Перевірив: Світенко Харків, 1998 рік Зміст: Сторінки Принцип роботи радіостанції. 3
Основные механизмы деградации трубопроводов
Наиболее характерные механизмы деградации определяются особенностями реакторной установки, материалами, условиями эксплуатации и т.д. К основным механизмам деградации относятся:
Способы отбора статистических данных
Составление характеристики непрерывного признака. Методы составления приближенного распределения признака, имеющего непрерывное распределения. Относительные частоты и их плотности. Статистическое распределение частот интервального вариационного ряда.
Краткое содержание Кола Брюньон Ромен Роллан
Кола Брюньон — главный герой повести, образ, для творчества Роллана не очень обычный. Главное в этой книге — прославление жизни во всех ее проявлениях. Имя Breugnon означает «сочный плод», результат скрещивания персика с абрикосом. И сам К. Б. живет сочно, вкусно, не отказывая себе в радостях. Любит пошутить и попьянствовать с друзьями, поухаживать за женщинами, попикироваться со своей любимой дочкой Мартиной, насладиться чтением и особенно работой: он искусный резчик по дереву.
Інтегруючі кола фільтр низьких частот
Курс: Комп’ютерна Електроніка Тема: Інтегруючі кола (Фільтр низьких частот) 1. Визначення інтегруючого кола і його призначення Інтегруючим колом (інтегратором) називають ланцюг (чи пристрій), призначений для виконання операції інтегрування, тобто для одержання вихідної напруги
Вибіркові підсилювачі
Амплітудно-частотна та фазова характеристики у підсилювачах. Корекція АЧХ підсилювача. Зворотній зв’язок у підсилювачах Резонансні підсилювачі
Порівняння характеристик аналогового та цифрового фільтрів
Розрахунок аналогового фільтра, його частотних характеристик, діаграм нулів та полюсів. Моделювання процесів обробки сигналу із застосуванням обчислювального середовища MatLab. Розрахунок цифрового рекурсивного фільтру та його порівняння з аналоговим.
Загальні уявлення про індуктивні фільтри
Фізичні процеси у смугових, загороджувальних, режекторних фільтрах верхніх частот. Суть методу частотної змінної та його використання. Параметри та характеристики фільтрів при підключення до них навантаження. Принципи побудови та області їх застосування.
Цифрова обробка сигналів
Міністерство освіти та науки України Житомирський інженерно-технологічний інститут Кафедра АУТС Розрахунково-графічна робота Цифрова обробка сигналів”
Зміст діагностичних карт первинних перевірок вузлів і підсистем
Перш ніж приступити до діагностування системи керування ДВЗ, слід виконати первинні перевірки за діагностичними картами ДК-А. Результати первинних перевірок дозволяють уникнути зайвих та помилкових втручань при локалізації несправності, пов’язаних з непрацездатністю системи діагностики та врахувати симптоми та коди несправностей, що виникли на час проведення діагностичних операцій.
Вольтметри. Електроні вольтметри
Електронні вольтметри постійної напруги. Види електронних вольтметрів за родом вимірюваної напруги. Залежність відносної основної похибки вольтметрів від рівня вимірюваної напруги. Електронні вольтметри змінної напруги. Підсилювачі постійного струму.
Види та порядок проведення вейвлет-аналізу
Опис процедури обчислення багатовіконного перетворення, етапи її проведення, особливості сигналів та вейвлет-функцій для різних значень. Дослідження властивості розрізнювання вейвлет-перетворення. Апроксимуюча і деталізуюча компоненти вейвлет-аналізу.
Цифрова обробка сигналів
Знаходження згортки послідовностей способами прямого обчисленням і з використанням z-перетворення. Побудова графіків за результатами обчислення з використанням програми MathCAD. Визначення системної функції фільтра, імпульсної та частотної характеристик.
Дослідження властивостей лiнiйних динамічних кіл
Перетворення сигналів довільної форми лінійними динамічними колами першого порядку в часовій та частотній областях. Визначення перехідної характеристики кола та його реакції на сигнал довільної форми методом інтеграла згортки і частотних характеристик.
Дослідження активних фільтрів
Порядок визначення комплексного коефіцієнта передавання напруги, складання матриці провідностей. Розрахунок миттєвих значень вхідного та вихідного сигналу в ідеалізованому операційному підсилювачеві. Побудування графіку та його гармонічних складових.
Формирование АИМ-сигнала
Экспериментальное исследование принципов формирования АИМ – сигнала и его спектра. Методика и этапы восстановления непрерывного сигнала из последовательности его дискретных отсчетов в пункте приема, используемые для этого главные приборы и инструменты.
ГЗЗ із транзисторами у ключовому режимі
Умови мінімізації потужності, що розсіюється на транзисторі. Характеристика впливу ряду причин, що ускладнюють роботу ГЗЗ у ключовому режимі на високих робочих частотах. Схеми ГЗЗ у ключовому режимі з активним навантаженням і формуючим контуром.
Кола ди Риенцо
(собств. Никола ди Лоренцо Габрини) (Cola di Rienzo) (1313 — 8 октября 1354) — итальянский политический деятель, уроженец Рима, сын трактирщика и прачки. Сумел получить хорошее образование, был страстным почитателем античности.
Проектування блоку обробки сигналів
Розробка фільтру для обробки цифрових сигналів. Блок обробки реалізується на цифрових мікросхемах середньої ступені інтеграції. Аналіз вхідного сигналу, ідеального сигналу та шуму. Обґрунтування вибору фільтрів та алгоритму обробки вхідного сигналу.
Анатомія цифрового фотоапарату в картинках
РЕФЕРАТ НА ТЕМУ: Анатомія цифрового фотоапарату в картинках Як видно з приведених фотографій, у матриці 3 млн. крапок, перед кожною з них розташований кольоровий фільтр, синій, зелений і червоний. Таким чином, для кожної з крапок ми знаємо тільки одну зі спектральних складових. Комп'ютер же в камері перетворює її в зображення, що складається з тих же 3 млн. крапок, але для кожної з який обчислені уже всі три колірні складові.
Утворення та імпорт рисунків
Реферат на тему: Утворення рисунків Робота з графічними об’єктами У документ крім тексту можна добавити також графічні об’єкти. За допомогою кнопок, що розташовані на панелі графічних елементів, легко зображувати лінії, стрілки, еліпси, прямокутники, кола, дуги, сектори та різні криві. Після створення графічного об’єкту його можна залити кольором або узором, змінити колір та тип ліній, збільшити або зменшити, перемістити, повернути або дзеркально відобразити об’єкти.
Синтез НВЧ – елементів
Лекція 38 . Зараз існує синтез лише пасивних елементів. Фільтри НВЧ. Існують методи синтезу по Каеру та Форстру. Виходять з характеристик фільтру. Синтезується лише ФНЧ, інші отримують за допомогою нескладних перетворень.