Xreferat.com » Рефераты по коммуникации и связи » Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТАГАНРОГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


Кафедра Систем Автоматического Управления


Пояснительная записка

к курсовой работе

по электронике

на тему:

«Фильтры верхних частот»


Выполнил:

Студент группы А-144

Безродный С.В.


Проверил:

Христич В.В.


Таганрог 2006

Содержание


1.Техническое задание

2.Получение матрицы

3.Структурная схема

4. Принципиальная схема

5.Расчёт элементов

Расчет звена №1

Расчет звена №2

Расчет звена №3

Расчет звена №4

Расчет звена №5

6.Анализ схемы

7.Определение основных характеристик фильтра

8. Метод Монте Карло

9. Выбор типов элементов.

10.Вывод по проделанной работе

11.Список используемой литературы.


1. Техническое задание


По заданной таблице, в которой приведены значения элементов матриц симметричных фильтров синтезировать принципиальную схему фильтра верхних частот 5-го порядка, провести анализ полученной схемы, по результатам которого определить параметры фильтра.


Вариант С0515а-22.

Таблица 1.

Фильтры верхних частот

0,8669600

Фильтры верхних частот

-0,8694698

Фильтры верхних частот

1,3527675

Фильтры верхних частот

0,7559777

Фильтры верхних частот

1,1890630

Фильтры верхних частот

0,8618522

Фильтры верхних частот

0,7973618

Фильтры верхних частот

-0,0106126

Фильтры верхних частот

0,2867016

Фильтры верхних частот

-0,7787701

Фильтры верхних частот, дБ

0,0988

Фильтры верхних частот

0,0079491

Фильтры верхних частот, кГц

2,2

Фильтры верхних частот

0,5978956

Фильтры верхних частот, дБ

75,59

Фильтры верхних частот

-0,3805086

Фильтры верхних частот

3,25776

Фильтры верхних частот

0,25

Фильтры верхних частот

0,09746

Фильтры верхних частот

1,227…1,191

Фильтры верхних частот

0,00049




2. Получение матрицыФильтры верхних частот


Значения элементов Фильтры верхних частот, расположенных ниже главной диагонали, равны по модулю значениям элементов Фильтры верхних частот, т.е. Фильтры верхних частот:


Фильтры верхних частот

Для приведения значений элементов к нормированному виду необходимо все элементы каждой i-й строки разделить на Фильтры верхних частот: Фильтры верхних частот:


Фильтры верхних частот


У фильтров наблюдаются динамические перегрузки, когда максимальное напряжение во внутренних узлах схемы превышает максимальное выходное напряжение, что характеризует коэффициент динамической перегрузки. (коэффициент динамической перегрузки на выходе ОУ1 Фильтры верхних частот может превышать единицу). Чтобы обеспечить Фильтры верхних частот, необходимо разделить полученные ранее значения Фильтры верхних частот и Фильтры верхних частот на Фильтры верхних частот:


Фильтры верхних частот


3.Структурная схема


На основе полученной матрицы строим структурную схему:


Фильтры верхних частот



5. Расчёт элементов.

Принципиальную схему ФВЧ синтезируют на основе звеньев :

1) Многовходовое инвертирующее звено ФВЧ:

Фильтры верхних частот

Рис. 1.

Функция передачи имеет вид: Фильтры верхних частот

Это звено может использоваться только в качестве 1-го или n-го звена при условии, что все матричные элементы соответственно 1-й или n-й строки положительны.


2) Многовходовое универсальное звено ФВЧ:

Фильтры верхних частот

Рис. 2.

Функция передачи имеет вид : Фильтры верхних частот ; Фильтры верхних частот .


Зададим значение емкости Фильтры верхних частот всех звеньев одинаковым и равным Фильтры верхних частот.

Фильтры верхних частот.

Из выражения постоянной времени Фильтры верхних частот, где Фильтры верхних частот.

Так как Фильтры верхних частот для всех звеньев одинаково и Фильтры верхних частот, то Фильтры верхних частот.

Сопротивление Фильтры верхних частот для всех звеньев одинаково.

Положив Фильтры верхних частот, определим сопротивления резисторов входного сумматора из соотношений:

Фильтры верхних частот,


где Фильтры верхних частот( Фильтры верхних частот или Фильтры верхних частот) — коэффициент, который задается равным единице при не слишком малом значении Фильтры верхних частот (Фильтры верхних частот или Фильтры верхних частот) и гораздо меньше единицы в противном случае.

Если сопротивление резистора Фильтры верхних частот или Фильтры верхних частот получается слишклм большим, то он заменяется резистивным делителем, состоящим из трех резисторов (см. рис.3.). Чтобы определить сопротивления делителя, необходимо задаться значениями Фильтры верхних частот и Фильтры верхних частот, а эквивалентное сопротивление Фильтры верхних частот и сопротивление резистора Фильтры верхних частот рассчитать из соотношений:

Фильтры верхних частот; Фильтры верхних частот ,

где Фильтры верхних частот - это модуль Фильтры верхних частот или Фильтры верхних частот. Эквивалентная проводимость Фильтры верхних частот используется в формулах для Фильтры верхних частот и Фильтры верхних частот при расчете сопротивления Фильтры верхних частот.

Фильтры верхних частот

Рис.3. Резистивный делитель.

Расчет звена №1

Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот:

Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот


Фильтры верхних частот:

Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот


Фильтры верхних частот, Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот


Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот.


Расчет звена №2

Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот:

Фильтры верхних частот,

Фильтры верхних частот;

Фильтры верхних частот:


Фильтры верхних частот;


Фильтры верхних частот, Фильтры верхних частот,

Фильтры верхних частот,

Фильтры верхних частот,


Фильтры верхних частот,

Фильтры верхних частот.



Расчет звена №3

Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот:

Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот


Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот.

Расчет звена №4

Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот:

Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот


Фильтры верхних частот:

Фильтры верхних частот


Фильтры верхних частот, Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот


Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот.


Расчет звена №5

Фильтры верхних частот:

Фильтры верхних частот;

Фильтры верхних частот:

Фильтры верхних частот;

Фильтры верхних частот;


Фильтры верхних частот, Фильтры верхних частот;

Фильтры верхних частот;

Фильтры верхних частот;


Фильтры верхних частот;

Фильтры верхних частот.

Так как полученная проводимость Фильтры верхних частот, то резистор Фильтры верхних частот переключаем с инвертирующего на неинвертирующий вход ОУ2.


6. Анализ схемы

Используя пакет прикладных программ MicroCap-8, проанализируем данную схему.


Фильтры верхних частот

Рис. 4. Амплитудно-частотная характеристика с входа на выход.


Фильтры верхних частот

Рис. 5. АЧХ фильтра в полосе пропускания.


Фильтры верхних частот

Рис. 6. АЧХ фильтра в полосе режекции.


Фильтры верхних частот

Рис. 7. АЧХ фильтра в дБ.


Фильтры верхних частот

Рис. 8. АЧХ с выходов 1,2,3,4 звеньев соответственно.


Как видно из рисунков, динамических перегрузок в фильтре не возникает.

7. Определение основных характеристик фильтра.

Нижняя граничная частота полосы пропускания:

Фильтры верхних частот

Нижняя граничная частота полосы режекции:

Фильтры верхних частот

Максимальный коэффициент передачи:

Фильтры верхних частот

Коэффициент передачи полосы пропускания:

Фильтры верхних частот

Коэффициент передачи полосы режекции:

Фильтры верхних частот

Неравномерность АЧХ в полосе пропускания:

Фильтры верхних частот

Затухание в полосе режекции:

Фильтры верхних частот

Коэффициент прямоугольности:

Фильтры верхних частот


Сравним полученные характеристики с табличными:

Таблица 2.

Параметры

Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот

Теоретические 2,200 0,0988 75,59 3,25776
Фактические 2,217 0,0973 72,24 3,13254
Погрешность, % 0,77 1,52 4,43 4,91

8. Метод Монте-Карло

Графики АЧХ, полученные в процессе 200 испытаний методом Монте-Карло в диапазоне частот 0,1…100 кГц при равновероятностном отклонении параметров схемных элементов на 2%.


Фильтры верхних частот

Рис. 9. АЧХ фильтра при испытании методом Монте-Карло.


Фильтры верхних частот


Рис. 10. АЧХ фильтра при испытании методом Монте-Карло в полосе пропускания.

Из рисунка 7 видно, что: Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот.


Гистограмма распределения.


Фильтры верхних частот


MC-8 GUAP Edition

Monte Carlo AC анализ of C0515-22

200 Runs

Summary

Низкий=0.972

Средний=1.001

Высокий=1.035

Стандартное отклонение=0.013


Статистика индивидуального выполнения.

Таблица 3.

1

1.013

101

0.988

2

1.008

102

1.006

3

1.007

103

0.979

4

1.005

104

0.985

5

1.017

105

1.022

6

1.026

106

1.000

7

0.994

107

0.999

8

1.002

108

1.026

9

0.991

109

1.007

10

1.006

110

1.008

11

1.005

111

1.012

12

0.987

112

0.996

13

1.008

113

1.005

14

1.018

114

1.015

15

0.998

115

0.985

16

1.020

116

1.035

17

1.004

117

0.995

18

0.997

118

1.013

19

0.993

119

1.000

20

1.016

120

1.009

21

1.020

121

1.006

22

0.997

122

0.999

23

0.996

123

1.024

24

0.991

124

0.990

25

1.000

125

1.015

26

1.006

126

1.021

27

1.002

127

1.021

28

1.000

128

1.000

29

1.033

129

0.995

30

0.974

130

1.018

31

1.013

131

1.000

32

1.004

132

0.996

33

1.000

133

1.005

34

1.006

134

0.983

35

0.995

135

1.007

36

0.991

136

1.004

37

1.006

137

0.999

38

1.032

138

1.011

39

1.007

139

1.015

40

0.982

140

1.017

41

0.984

141

1.001

42

0.980

142

0.988

43

1.010

143

0.988

44

0.998

144

0.993

45

1.015

145

1.015

46

0.990

146

0.997

47

0.999

147

1.001

48

1.007

148

1.018

49

1.021

149

0.996

50

1.003

150

0.996

51

1.000

151

0.981

52

0.997

152

1.010

53

0.985

153

1.022

54

0.992

154

0.983

55

0.998

155

1.007

56

0.987

156

0.995

57

1.010

157

0.985

58

0.972

158

1.001

59

1.000

159

0.993

60

0.997

160

1.000

61

0.998

161

1.006

62

1.008

162

1.006

63

1.003

163

0.981

64

0.993

164

1.004

65

1.002

165

1.013

66

1.028

166

0.997

67

1.012

167

1.010

68

1.009

168

1.010

69

0.997

169

0.996

70

0.988

170

0.986

71

0.993

171

0.995

72

1.029

172

1.001

73

1.002

173

1.010

74

1.026

174

0.991

75

1.018

175

0.981

76

1.002

176

0.990

77

0.981

177

1.008

78

0.980

178

1.001

79

1.012

179

0.975

80

1.026

180

0.989

81

1.003

181

0.999

82

0.984

182

1.005

83

1.010

183

0.974

84

0.989

184

1.005

85

0.994

185

0.993

86

0.998

186

0.991

87

0.976

187

1.012

88

1.032

188

0.975

89

0.997

189

1.000

90

1.006

190

0.988

91

0.983

191

1.006

92

1.020

192

1.016

93

1.001

193

0.986

94

1.006

194

0.984

95

0.990

195

1.001

96

1.010

196

1.010

97

1.011

197

0.998

98

1.003

198

1.003

99

1.008

199

1.004

100

1.006

200

0.993

9. Выбор типов элементов.

Номиналы резисторов используемых в электрической схеме корректирующего устройства приведены в таблице 4.

В этой таблице приведены следующие параметры:

Расчёт – значения, полученные в результате расчёта;

ГОСТ – значения, резисторов выбранных в соответствии с рядом Е192;

Погрешность – погрешность отклонения от ряда;

ТКС(ТКЕ) – погрешность по температурной нестабильности сопротивления (ёмкости) в интервале от –60 0С до +25 0С;

Допуск – технологическая погрешность элементов;

Суммарная погрешность – общая погрешность элементов.

Таблица 4.

Наименование

(Резистор)

Расчёт,

кОм

ГОСТ, кОм

Погрешность,

%

ТКС, %

Допуск, %

Суммарная погрешность,

%

R

168,943 169 0,03374 0,075 0,5 0,63599

R10

11,876 11,8 0,63995 0,045 0,5 1,24130

R11

13,658 13,7 0,30751 0,045 0,5 0,90886

R12

11,981 12 0,15858 0,045 0,5 0,75993

R214

12,938 12,9 0,29371 0,045 0,5 0,89506

R01

27,401 27,4 0,00365 0,045 0,5 0,60500

R21

18,694 18,7 0,03210 0,045 0,5 0,63345

R23

20,688 20,5 0,90874 0,045 0,5 1,51009

R225

5,474 5,49 0,29229 0,045 0,5 0,89364

R02

5,200 5,23 0,57692 0,045 0,5 1,17827

R32

9,092 9,09 0,02200 0,045 0,5 0,62335

R34

14,843 14,9 0,38402 0,045 0,5 0,98537

R03

179,225 180 0,43242 0,075 0,5 1,03377

R43

15,883 15,8 0,52257 0,045 0,5 1,12392

R45

24,958 24,9 0,23239 0,045 0,5 0,83374

R241

36,492 36,1 1,07421 0,045 0,5 1,67556

R04

5,151 5,17 0,36886 0,045 0,5 0,97021

R54

8,974 8,98 0,06686 0,045 0,5 0,66821

R55

13,658 13,7 0,30751 0,045 0,5 0,90886

R252

43,562 43,7 0,31679 0,045 0,5 0,91814

R05

12,991 12,9 0,70048 0,045 0,5 1,30183

Rc

10 10 0 0,045 0,5 0,60135

R1v,R3v

100 100 0 0,075 0,5 0,60225

Фильтры верхних частот

Рис. 11. Резистор типа С2-14.


Наименование

(Конденсатор)

Расчёт,

нФ

ГОСТ,

нФ

Погрешность,

%

ТКЕ,

%

Допуск, %

Суммарная погрешность,

%

С

0,51 0,51 0 0,15 0,5 0,50450



10.

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: