Моделирование пассивных и активных фильтров

4072
знака
1
таблица
17
изображений

Министерство образования и науки Украины

Моделирование пассивных и активных фильтров

 


ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Пользуясь программной средой Electronics Workbench смоделировать: пассивные фильтры низкой частоты (ФНЧ), однозвенные и двухзвенные; пассивные фильтры высокой частоты (ФВЧ), однозвенные и двухзвенные; полосовой и режекторный фильтры (ППФ); активный ФНЧ на ОУ; активный ФВЧ на ОУ; полосовой фильтр активного типа.

С помощью программы FilterLab построить АЧХ и ФЧХ, смоделировать электрические схемы для фильтров Баттерворта и Чебышева.

ХОД РАБОТЫ

1.  Параметры элементов однозвенного пассивного ФНЧ рассчитываются, исходя из требуемой частоты среза f0 и принятого волнового сопротивления р. В рассматриваемом примере имеем при f0 = 10 000 Гц и  = 8 Ом:

мкГн,

мкФ.

Рисунок 1 - Пассивный фильтр низкой частоты (ФНЧ), однозвенный.


В случае двухзвенного фильтра по сравнению с однозвенным, удается получить характеристику с более крутым фронтом.

Рисунок 2 - Пассивный фильтр низкой частоты (ФНЧ), двухзвенный.

2.  Параметры элементов однозвенного ФВЧ рассчитываются, исходя из требуемой частоты среза f0 и принятого волнового сопротивления р. В рассматриваемом примере имеем при f0= 300 Гц и = 8 Ом:

мкГн,

мкФ.

Рисунок 3 - Пассивный фильтр высокой частоты (ФВЧ), однозвенный.


В случае двухзвенного фильтра, по сравнению с однозвенным, удается получить характеристику с более крутым фронтом.

Рисунок 4 - Пассивный фильтр высокой частоты (ФВЧ), двухзвенный.

3.  Параметры элементов двухконтурного полосового фильтра рассчитываются, исходя из центральной частоты фильтра f0. При С = 1000*10-9 Ф и L = 0,25 мкГн имеем:

МГц.

Далее резонансные частоты контуров раздвигаются, для чего емкость одного увеличивается на 1-2 %, другого - уменьшается. Чем шире должна быть получена полоса пропускания фильтра, тем больше это изменение емкости.


Рисунок 5 - Полосовой фильтр.

4.  Параметры элементов трехконтурного режекторного фильтра, как и в предыдущем случае, рассчитываются исходя из центральной частоты фильтра f0. В рассматриваемом случае центральная частота f0 = 0.32 МГц.

Рисунок 6 - Режекторный фильтр.

5.  Комплексный коэффициент активного ФНЧ 1-го порядка определяется выражением:


 

для модуля коэффициента передачи имеем:

где Т = R2C2 - постоянная времени фильтра.

Рисунок 7 - Активный ФНЧ на ОУ.

6.  для модуля коэффициента передачи активного ФВЧ имеем

где Т = R1C1 - постоянная времени фильтра.


Рисунок 8 - Активный ФВЧ на ОУ.

7.  Комплексный коэффициент активного фильтра 2-го порядка определяется выражением:

Проводимости равны:

Y1 = g1 = 1/R1, Y2 = g2 = 1/R2, Y3 = jC3, Y4 = jC4, Y5 = g5 = 1/R5.

При данных величинах для модуля комплексного коэффициент передачи равен:


Рисунок 9- Полосовой фильтр активного типа.

АЧХ и ФЧХ для ФНЧ 1-го порядка Баттерворта и Чебышева:

Рисунок 9- АЧХ и ФЧХ.

Электрическая схема:

Рисунок 10 - Электрическая схема.


АЧХ и ФЧХ для ФНЧ 2-го порядка Баттерворта и Чебышева:

Рисунок 11- АЧХ и ФЧХ.

Электрическая схема:

Рисунок 12 - Электрическая схема.

8.  АЧХ и ФЧХ для ФВЧ 1-го порядка Баттерворта и Чебышева:

Рисунок 13 - АЧХ и ФЧХ.


Рисунок 14 - Электрическая схема

АЧХ и ФЧХ для ФВЧ 2-го порядка Баттерворта и Чебышева:

Рисунок 15 - АЧХ и ФЧХ.

Электрическая схема:

Рисунок 16 - Электрическая схема


Таблица 1.1- Расчет фильтров 2-го порядка при f=150 KHz

Фильтр С=, nF R1=, KОм R2=, KОм Rfb=,KОм
Bessel 1 0.779 2.338 6.234
Butterworth 1 0.750 1.501 4.502
Chebyshev (0.5 dB Ripple) 1 0.779 1.045 3.648
Chebyshev (1 dB Ripple) 1 0.815 0.891 3.411
Chebyshev (2 dB Ripple) 1 0.898 0.705 3.207
Chebyshev (3 dB Ripple) 1 0.996 0.585 3.163

Выводы

В ходе лабораторной работы мы ознакомились со схемотехническими особенностями различных типов фильтров.

Определили то, что АЧХ фильтра должна приближаться к идеальной, а затухания, вносимые им, быть минимальными.

Пассивные фильтры вносят большие затухания по сравнению с активными фильтрами, однако имеют простоту в схемотехническом решении и расчёте составляющих его деталей.

Данные типы фильтров нашли широкое применение в широкополосных усилителях и акустике, которые имеют раздельные тракты НЧ, СЧ, ВЧ.


Информация о работе «Моделирование пассивных и активных фильтров»
Раздел: Коммуникации и связь
Количество знаков с пробелами: 4072
Количество таблиц: 1
Количество изображений: 17

Похожие работы

Скачать
32891
5
15

... = 6,66 на различные уровни входного гармонического воздействия Рис. Реакция схемы при Q = 10,8 на различные уровни  входного гармонического воздействия 5. Синтез ФНЧ третьего порядка с дополнительными RC-цепями Фильтры нижних частот в СВЧ диапазоне образуют отдельный и важный в практическом отношении класс устройств частотной селекции. Достаточно отметить каналообразующие фильтры при ...

Скачать
5980
1
46

выполнить расчёт и моделирование четырёх активных фильтров. 1.         Определить необходимый порядок фильтра. 2.         Выполнить расчёт основных параметров фильтра, получить выражение для коэффициента передачи в функции частоты. 3.         Используя MathCad построить желаемую ЛАЧХ 4.         Составить принципиальную схему и рассчитать. 5.         Выбрать активные и пассивные элементы ...

Скачать
11950
4
0

... программы. ………..……………………………………………………………………………….12 6.    Расчет частотных характеристик с использованием пакета «Electronics Workbench Pro». ………………16 7.    Заключение. …………………………………………………………………………………………………….18 8.    Список литературы. …………………………………………………………………………………………...19 1. Выбор схемной реализации фильтра, разработка его ...

Скачать
24970
6
12

... пропускают или задерживают сигналы, лежащие в определённых полосах частот. Фильтры можно классифицировать по их частотным характеристикам: 1.  Фильтры нижних частот (ФНЧ) – пропускают все колебания с частотами не выше некоторой частоты среза и постоянную составляющую. 2.  Фильтры верхних частот (ФНЧ) – пропускают все колебания не ниже некоторой частоты среза. 3.  Полосовые фильтры (ПФ) – ...

0 комментариев


Наверх