Електричні фільтри

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти та науки України

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

Кафедра електронних приладів та пристроїв

ЗВІТ

про виконання лабораторної роботи №11

з курсу «Теорія коливань та хвиль»

Тема: «Електричні фільтри»

Виконав ст.гр.ДЕ-81:

Соверченко Д.В.

Київ 2011



Мета

Дослідити засобами комп'ютерного моделювання:

· Методики розрахунку електричних LC-фільтрів;

· Частотні характеристики електричних LC-фільтрів;

· Методики вимірювання параметрів частотних характеристик;

· Вплив параметрів навантаження на частотні характеристики LC-фільтрів.



1. Дослідження частотних характеристик фільтрів низьких частот

Одноланковий фільтр:

Вихідні дані
Rn,Ом	Fгр,Гц	щ,рад/с	L,м Гн	C,нФ	C/2,нФ
75	10000	62800	2,38	424,62	212,31

Схема №1.1.

- АЧХ у логарифмічному масштабі:

- АЧХ та ФЧХ у лінійному масштабі:

- крутість АЧХ:

- ЧХ при змінені опору:

При зміні або відключені опору видно, що змінюється АЧХ. З підвищення опору зростає коефіцієнт передачі напруги, тобто фільтр починає виконувати функцію підсилення сигналу, та з'являється нерівномірність у смузі пропускання. При відключенні опору спостерігається та сама поведінка АЧХ. Опір навантаження треба вибирати у певних межах, щоб досягти найкращих параметрів АЧХ.

Дволанковий фільтр:



Вихідні дані
Rn,Ом	Fгр,Гц	щ,рад/с	L,м Гн	C,нФ	C/2,нФ
75	10000	62800	2,38	424,62	212,31

Схема №1.2

- АЧХ та ФЧХ у логарифмічному масштабі:

- АЧХ та ФЧХ у лінійному масштабі:



- крутість АЧХ:

- АЧХ при змінені опору:

АЧХ має характерну форму як і для одноланкового фільтру але з більшою залежність від опору, що пояснюється впливом попередньої ланки на характеристики наступної.

Гранична частота збігається з вказаною в завданні, але має незначну похибку.



Трьохланковий фільтр:

Вихідні дані
Rn,Ом	Fгр,Гц	щ,рад/с	L,м Гн	C,нФ	C/2,нФ
75	10000	62800	2,38	424,62	212,31

Схема №1.3

- АЧХ у логарифмічному масштабі:

- АЧХ та ФЧХ у лінійному масштабі:

- крутість АЧХ:

- нерівномірність АЧХ:

- АЧХ при змінені опору:

Поведінка АЧХ аналогічно до АЧХ при зміні опру для одноланкового та дволанкового.

- порівняння ФНЧ трьох типів:

Вихідні дані
Rn,Ом	Fгр,Гц	щ,рад/с	L,м Гн	C,нФ	C/2,нФ
75	10000	62800	2,38	424,62	212,31

Проаналізувавши вище наведені характеристики ФНЧ, можна зробити висновок, що одноланковий фільтр є найбільш стабільним у смузі пропускання, але має найбільшу смогу затримки порівняно з іншими.

2. Дослідження частотних характеристик фільтрів верхніх частот

Одноланковий фільтр:

Вихідні дані
Rn,Ом	Fгр,Гц	щ,рад/с	L,мГн	2L,мГн	C,нФ
75	10000	62800	1,19	2,38	106,16

Схема №2.1.



- АЧХ у логарифмічному масштабі:

- АЧХ та ФЧХ у лінійному масштабі:



- крутість АЧХ:

- АЧХ при змінені опору:

Двохланковий фільтр:

Вихідні дані
Rn,Ом	Fгр,Гц	щ,рад/с	L,мГн	2L,мГн	C,нФ
75	10000	62800	1,19	2,38	106,16

Схема №2.2.

- АЧХ та ФЧХ у логарифмічному масштабі:

- АЧХ та ФЧХ у лінійному масштабі:



- крутість АЧХ:

- АЧХ при змінені опору:

Трьохланковий фільтр:

Вихідні дані
Rn,Ом	Fгр,Гц	щ,рад/с	L,мГн	2L,мГн	C,нФ
75	10000	62800	1,19	2,38	106,16

Схема №2.3.



- АЧХ та ФЧХ у логарифмічному масштабі:

- АЧХ та ФЧХ у лінійному масштабі:



- крутість АЧХ:

- нерівномірність АЧХ:

- АЧХ при змінені опору:

- порівняння трьох типів ФВЧ:



3. Дослідження частотних характеристик смугових фільтрів

Вихідні дані
Rn,Ом	Fгр,Гц	щ,рад/с	Дщ,рад/с	щ1,рад/с	щ2,рад/с	щ0,рад/с
75	10000	62800	5000	5000	15000	15000
L1,мГн	C1,нФ	L2,мГн	2L2,мГн	C2,нФ	C2/2,нФ	-
4,7	35,38	0,19	0,38	849,26	424,63	-

Схема №3.1.

- АЧХ та ФЧХ у логарифмічному масштабі:

- АЧХ та ФЧХ у лінійному масштабі:



- крутість АЧХ:

- АЧХ при змінені опору:



Дволанковий фільтр:

Вихідні дані
Rn,Ом	Fгр,Гц	щ,рад/с	Дщ,рад/с	щ1,рад/с	щ2,рад/с	щ0,рад/с
75	10000	62800	5000	5000	15000	15000
L1,мГн	C1,нФ	L2,мГн	2L2,мГн	C2,нФ	C2/2,нФ	-
4,7	35,38	0,19	0,38	849,26	424,63	-

Схема №3.2.



- АЧХ у логарифмічному масштабі:

- АЧХ та ФЧХ у лінійному масштабі:



- крутість АЧХ:

- АЧХ при змінені опору:

- порівняння двох типів ФП:

4. Дослідження частотних характеристики режекторних фільтрів

частотний електричний фільтр каскадний

Вихідні дані
Rn,Ом	Fгр,Гц	щ,рад/с	Дщ,рад/с	щ1,рад/с	щ2,рад/с	щ0,рад/с
75	10000	62800	5000	5000	15000	15000
L1,мГн	C1,нФ	L2,мГн	2L2,мГн	C2,нФ	C2/2,нФ	-
0,79	212,31	1,19	2,38	141,54	70,77	-

Схема №4.1.

- АЧХ у логарифмічному масштабі:

- АЧХ та ФЧХ у лінійному масштабі:

- крутість АЧХ:

Частота у смузі затримання не змінюється у два рази

- АЧХ при змінені опору:

Дволанковий фільтр:

Вихідні дані
Rn,Ом	Fгр,Гц	щ,рад/с	Дщ,рад/с	щ1,рад/с	щ2,рад/с	щ0,рад/с
75	10000	62800	5000	5000	15000	15000
L1,мГн	C1,нФ	L2,мГн	2L2,мГн	C2,нФ	C2/2,нФ	-
0,79	212,31	1,19	2,38	141,54	70,77	-



Схема №4.2

- АЧХ у логарифмічному масштабі:

- АЧХ та ФЧХ у лінійному масштабі:

- крутість АЧХ:

- АЧХ при змінені опору:

- порівняння двох типів ФР:



Висновки

При виконанні лабораторної роботи були вивчені та досліджені фільтри низьких, високих частот, полосові та режекторні фільтри. Досліджені залежності характеристик фільтрів від параметрів та каскадного підключення. Залежність від опору мають всі фільтри і вона є аналогічною для всіх фільтрів, з підвищення опору або його відключенні з'являється не рівномірність у смузі пропускання та з'являється підсилюючий характер на частотах близьких до граничної, що є не бажаним для високоточних приладів та пристроїв. При вибору опору навантаження потрібно обмежитись певним діапазоном, щоб досягти потрібних параметрів фільтрів. При каскадному підключені фільтрів попередня ланка впливає на наступну, що відображено на формі АЧХ для одно-, дво- та трьохланкових фільтрів при одноковому опорі навантаження. Одноланкові фільтри найбільш стабільні у смузі пропускання і мають найбільшу смугу затримки на відміну від каскадних фільтрів. Для дво- та трьохланкових фільтрів при виборі опру навантаження потрібно підходити з більшою точністю, адже вони мають більшу залежність від опору за рахунок каскадного підключення. Дво- та трьохланкові фільтри мають свої переваги та недоліки: зменшення смуги затримки, підсилюючий ефект на частотах близьких до граничної.

Комп'ютерне моделювання було зроблено за допомогою ПО Electronics Workbench.

Размещено на Allbest.ru