Xreferat.com » Рефераты по радиоэлектронике » Проектирование активных RC-фильтров

Проектирование активных RC-фильтров

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет


Кафедра САПР


Пояснительная записка


Курсовая работа

на тему:

« Проектирование активных

RC-фильтров»


Преподаватель Хорьков Г. И.


Студент гр. 5361 Трухин С. Н.


-1997-


Введение


Активные RC-фильтры относятся к широко распространенному классу частотно избирательных цепей и , наряду с построенными на основе их использования генераторами синусоидальных колебаний , находят применение в системах передачи информации , автоматического управления и регулирования , технике измерения и различного рода функциональных преобразователях . Активные RC-фильтры (АФ) содержат пассивные избирательные RC-цепи и активные устройства (усилители , гираторы , конверторы отрицательного сопротивления) , при помощи которых получают требуемую добротность звеньев второго порядка .

Основной задачей при проектировании АФ является получение заданной формы амплитудно-частотной характеристики .

Цель курсового проекта состоит в практическом ознакомлении с основами синтеза активных RC-фильтров и генераторов синусоидальных сигналов , способами ручного и машинного анализа характеристик разработанного устройства .


Проектирование активных RC-фильтров


Аппроксимация


Под электрическим фильтром понимается четырехполюсник , модуль передаточной функции которого остается практически постоянным в определенной области частот , называемой полосой пропускания , и достаточно резко падает с удалением от границ этой области . Границы области пропускания именуются граничными частотами . Область частот с достаточно большим подавлением амплитуды сигнала называется полосой заграждения . Между полосами пропускания и заграждения находится переходная область .

Синтез частотно-избирательных цепей связан с решением двух задач :

—задачи образования функции , так называемой аппроксимации функции , по исходным данным ;

—задачи реализации найденной аппроксимирующей функции электрической цепью .


В данной работе проектируется фильтр нижних частот (ФНЧ) и используется аппроксимация по Чебышеву .


Исходными данными для проектирования фильтра на этапе аппроксимации обычно

являются :

d - определяет неравномерность коэффициента передачи фильтра в

полосе пропускания;

w1,w2 - определяют ширину промежуточной зоны между полосой

задерживания и полосой пропускания ;

кH(jw2) к - модуль коэффициента передачи фильтра на границе полосы

задерживания .


Техническое задание к курсовому проектированию


Вид аппроксимации - аппроксимация по Чебышеву

Входной сигнал - в цифровой форме

d<0.15

кH(jw2)п <0.08

F1=0.50 kHz

F2=0.75 kHz

Uвх.макс = 2.0 В

Uвых.макс = 12 В

D = 65 дБ

Rн = 10 кОм

Rг = 2 кОм

Температурный диапазон +5...+35 °C


Аппроксимация по Чебышеву.


При аппроксимации по Чебышеву используется следующее выражение для H(jwн) :



где Un(wн) = cos (n arcos wн) — полином Чебышева .


Нахождение порядка полинома n при аппроксимации по Чебышеву производится следующим образом .

На границе полосы пропускания полагаем wн1 = 1, отсюда




Т. к. H(jwн2) << 1 , то



Т. о. порядок n полинома находится из следующего выражения :



Т. к. wн2 = 1.46 ( f1 = 0.5 кГц , f2 = 0.73 кГц ) , то



Примем n = 3


Полюса передаточной функции H(pн) при аппроксимации по Чебышеву имеют вид




p1,2 = -0.235±j0.937

p3 = -0.470


Расположение корней на элипсе



Данные значения получены для pн



Аппроксимирующая функция имеет вид




Расчет АЧХ и ФЧХ



Графики амплитудно- и фазо- частотных характеристик передаточных функций первого и второго звеньев .


АЧХ первого звена


ФЧХ первого звена


АЧХ второго звена



ФЧХ второго звена


АЧХ двух звеньев в целом



ФЧХ двух звеньев в целом



Расчет схемы в системе Pspice .

Графики АЧХ и ФЧХ для 1го звена



Графики АЧХ и ФЧХ для 2го звена .




Графики АЧХ , ФЧХ и статическая характеристика для системы в целом .





Расчет чувствительности схемы на наихудший случай .


Расчет чувствительности схемы при максимальном разбросе значений резисторов :


Амплитудно - частотная характеристика


Фазо - частотная характеристика



Расчет чувствительности схемы при максимальном разбросе значений конденсаторов :


Амплитудно - частотная характеристика


Фазо - частотная характеристика


Расчет чувствительности схемы при максимальном разбросе значений резисторов и конденсаторов .


Амплитудно - частотная характеристика



Фазо - частотная характеристика



Расчет динамического диапазона схемы


Выражение для расчета динамического диапазона :

D= 20 * log (Uвых.макс / Uвых.0)

Uвых.макс = 12 В

Uвых0 возьмем из графика статической характеристики .


Uвых0 = 8*(10^-6)

Полученное значение динамического диапазона :

D=123


На вход схемы ставится Цифро-аналоговый преобразователь (двенадцатиразрядный

ЦАП К572ПА2А ), так как в техническом задании указано условие цифровой формы входного сигнала .

Для согласования напряжения на выходе ЦАП и входе фильтра на выход ЦАП ставится ОУ с резистором в цепи обратной связи .


R=Uвх.фильтра / I вых.цап = 1/(0.0008)=1.25 Ком



Схема фильтра



Обозначение Наименование Количество


Резисторы

R1 МЛТ - 0.125 - 10к±5% 1

R2 МЛТ - 0.125 - 87к±5% 1

R3,R8,R9 МЛТ - 0.125 - 1к±5% 3

R4 МЛТ - 0.125 - 1.3к±5%

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

Похожие рефераты: