Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование активных электрических фильтров

Введение

Передача и обработка цифровых сигналов электросвязи, сигналов радио и телевидения и т.д. требуют создания электронных цепей, которые в определенной полосе частот обладали бы наперед заданными свойствами амплитудно-частотных и фазо - частотных характеристик (АЧХ и ФЧХ). Этими устройствами являются электрические фильтры. Они бывают реактивными и активными. В данной работе будет рассмотрено проектирование активного электрического фильтра.

Активными называются электрические фильтры, в состав которых наряду с пассивными входят также усилительные или независимые элементы. Наибольшее распространение получили активные RC-фильтры (ARC-фильтры), которые не содержат индуктивных элементов и могут быть реализованы в виде интегральных схем.

Широкое распространение получили ARC-фильтры на основе усилителей с конечным усилением, ОУ - (операционный усилитель) и преобразователей сопротивления.

В данной работе будет использован операционный усилитель и RC-цепочки, состоящих из двух сопротивлений и трех емкостей. И на основе этих элементов будет реализован низкочастотный ARC-фильтр.

Фильтром называется устройство, устанавливаемое между выводами

электрической цепи с целью изменения соотношения между частотными

составляющими, проходящего через него сигнала.

В зависимости от формы амплитудно-частотной характеристики (АЧХ)

различают четыре основных класса фильтров (рис. 1.1):

1) фильтр нижних частот (ФНЧ);

2) фильтр верхних частот (ФВЧ);

3) полосовой фильтр (ПФ);

4) режекторный фильтр (РФ).

Фильтр Бесселя - в электронике и обработке сигналов один из наиболее распространённых типов линейных фильтров, отличительной особенностью которого является максимально гладкая групповая задержка (линейная фазо-частотная характеристика). Фильтры Бесселя чаще всего используют для аудио-кроссоверов. Их групповая задержка практически не изменяется по частотам полосы пропускания, вследствие чего форма фильтруемого сигнала на выходе такого фильтра в полосе пропускания сохраняется практически неизменной.

Фильтр нижних частот (ФНЧ) фильтр верхних частот (ФВЧ)

Полосовой фильтр (ПФ) режекторный фильтр (РФ)

f_C - частота среза фильтра, кГц.

K₀ - коэффициент усиления фильтра в полосе пропускрния

АЧХ - амплитудно-частотная характеристика.

ФЧХ - фазово-частотная характеристика.

С - емкость.

ОУ - операционный усилитель

ФНЧ - фильтр низкой частоты

Задание на курсовую работу

Схема Фильтра

Передаточная функция

где:

K₀=C₁/C₂=20;

a₁=(C₁+C₂+C₃)/R₂C₂C₃=1,3617;

b₁=1/R₁R₂C₂C₃=0,6180

Расчёт параметров:

положительные действительные коэффициенты передаточной функции по фильтру Бесселя для ФНЧ второго порядка:

a₁=1,3617, b₁=0,6180 (из фильтра Бесселя)

щ₀ = 2·3.14·275·10³ = 1.72·10⁶ c^-1

Из ряда Е₁₂ выбираем: 56

Находим: Из ряда Е₁₂ выбираем: 5.6

Из ряда Е₂₄ выбираем: R₂=7.5 кОм R₁=47 кОм

Схема модели

Графики АЧХ и ФЧХ модели фильтра

По модели АЧХ фильтра определяем крутизну нарастания(спадания):

Из графика модели АЧХ фильтра выбираем интервал на котором частота отличается в 10 раз:

на частоте f=100 кГц -20.134 дб

на частоте в 10 раз меньше f=10 кГц -42.525 дб

тогда крутизна спадания(нарастания) АЧХ по графику равна:

(-42.525 - (-20.134)) = 62.659 дб

Заключение

В данной работе был разработан активный электрический фильтр Бесселя 2-го порядка на основе операционного усилителя (ОУ), получены навыки в проектировании фильтров при использовании современных методов расчета - программы Microcap.

Для полученного фильтра с помощью ЭВМ были построены АЧХ и ФЧХ фильтра.

Список литературы

1. Джонсон Д. Справочник по расчету активных фильтров М.1986

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ: Методические указания к курсовой работе по курсу «Теория радиотехнических сигналов и цепей» /В.Г. Коберниченко. А.П. Мальцев. Екатеринбург: УПИ, 1992. 36 с.

Размещено на Allbest.ru