 |
|
Аналіз електричних фільтрів
ВСТУП
Метою проведення курсової роботи є закріплення, поглиблення та узагальнення знань, здобутих студентами під час вивчення змістового модуля“Синтез електричних кіл”, їх застосування до комплексного розв’язання задачі синтезу та розроблення схеми активного RC фільтра (із використанням ПЕОМ).
У результаті виконання курсової роботи студент повинен
ЗНАТИ:
- послідовність виконання аналізу й синтезу активного RC фільтра;
- питання, пов'язані з розрахунком схеми в MathCad;
УМІТИ:
- практично виконувати всі етапи аналізу і синтезу активного RC фільтра;
- розробляти принципову схему синтезованого пристрою з урахуванням особливостей застосування резисторів та кондесаторів;
- розраховувати схему фільтра за допомогою програми MathCad.
Кожен студент отримує індивідуальне завдання для виконання курсової роботи у вигляді виданого керівником номера варіанта, що відповідає номерам рядків з вихідними даними у таблиці 1. На підставі цього студент повинен оформити у друкованому вигляді завдання на курсову роботу і подати його на підпис керівнику та на затвердження завідувачеві кафедри Комп’ютерної інженерії.
Робота виконується згідно з переліком питань, які необхідно опрацювати. Слід пам’ятати, що курсова робота – це самостійна навчальна робота студента, під час виконання якої керівник зобов’язаний консультувати його тільки із складних питань, котрі недостатньо висвітлені у літературі.
Завершена курсова робота містить текстову частину та графічний матеріал, що її ілюструє. Як текстова частина, так і графічний матеріал повинні бути оформлені з урахуванням вимог діючих стандартів щодо оформлення технічної й конструкторської документації. Обов’язковий графічний матеріал може бути викреслений як уручну, так і засобами відповідного програмного забезпечення ПЕОМ. Текстова частина також може бути рукописною або роздрукованою за допомогою ПЕОМ. Обсяг звіту не має перевищувати 10-15 аркушів. Усі аркуші звіту повинні мати рамку з такими відступами по краях: зверху, праворуч та знизу – 5 мм; ліворуч – 20 мм.
Робота має бути зброшурована степлером та поміщена у канцелярський файл.
Звіт про виконану курсову роботу повинен бути зданий студентом на перевірку викладачеві не пізніше ніж за тиждень до захисту. Результатом перевірки може бути призначення роботи до захисту або повернення на доопрацювання.
1. Робота призначається до захисту, якщо вона достатньою мірою розкриває визначену тему, свідчить про свідомий та самостійний підхід студента до її виконання. Допускаються несуттєві помилки у висвітленні окремих розділів звіту та його оформленні. В цьому випадку в звіті відмічаються зауваження викладача.
2. Робота повертається на доопрацювання, якщо вона не відповідає темі завдання, має суттєві помилки, самовільно змінена тема чи робота списана з іншої. В цьому випадку студент повинен переробити курсову роботу, керуючись зауваженнями викладача, і здати роботу повторно на перевірку.
Захист курсової роботи складається з доповіді виконавця (до 10 хвилин) та відповідей на питання. Оцінка виставляється за результатами захисту з урахуванням повноти і якості опрацювання завдання й оформлення текстової та графічної частин.
Перелік питань, які необхідно опрацювати:
1. Виконати синтез активного RC фільтра, параметри якого задані в таблиці 1.
2. Розрахувати схему синтезованого пристрою за допомогою програми MathCad.
3. Розробити принципову схему синтезованого пристрою.
Курсова робота повинна вміщувати:
Текстову частину в такому складі:
- титульний лист;
- завдання на курсову роботу;
- зміст;
- декілька розділів, які включають результати виконання етапів роботи;
- список літератури – як рекомендованої у завданні, так і додаткової, якщо вона використовувалась виконавцем.
Обов’язкові графічні матеріали:
- АЧХ синтезованого активного RC-фільтра;
- принципова схема синтезованого пристрою з переліком елементів.
Таблиця 1
| № п/п | Смуга пропускання, кГц | Затухання в смузі пропускання Ap maх дБ | Смуга затримування, кГц | Затухання в смузі затримування Ap mіn дБ | Характеристика загасання |
| 7 Д | 5.5 | 4.9 | Чебишева | ||
| 0 - 1 | 1,5 | 2 - ¥ | Баттерворта | ||
| ¥ - 5 | 1,1 | 3 - 0 | Баттерворта | ||
| 0 – 1,2 | 1,2 | 2,2 - ¥ | Баттерворта | ||
| ¥ - 4,5 | 1,3 | 2,5 - 0 | Баттерворта | ||
| 0 – 1,4 | 1,4 | 3,4 - ¥ | Чебишева | ||
| ¥ - 4 | 1,6 | 2 - 0 | Чебишева | ||
| 0 – 1,6 | 1,7 | 3,6 - ¥ | Чебишева | ||
| ¥ - 3,5 | 1,8 | 1,5 - 0 | Чебишева | ||
| 0 – 1,8 | 1,9 | 3,8 - ¥ | Баттерворта | ||
| ¥ - 3 | 2,0 | 1 - 0 | Баттерворта | ||
| 0 – 2 | 1,95 | 4 - ¥ | Баттерворта | ||
| Продовження таблиці 1 | |||||
| ¥ - 2,5 | 1,85 | 0,5 - 0 | Баттерворта | ||
| 0 – 2,2 | 1,75 | 4,2 - ¥ | Чебишева | ||
| ¥ - 2 | 1,65 | 0,5 - 0 | Чебишева | ||
| 0 – 2,4 | 1,55 | 4,4 - ¥ | Чебишева | ||
| ¥ - 6 | 1,45 | 4 - 0 | Чебишева | ||
| 0 – 2,6 | 1,35 | 3,6 - ¥ | Баттерворта | ||
| ¥ - 6,5 | 1,25 | 4,5 - 0 | Баттерворта | ||
| 0 – 2,8 | 1,15 | 3,8 - ¥ | Баттерворта | ||
| ¥ - 7 | 1,05 | 5 - 0 | Баттерворта | ||
| 0 - 3 | 0,95 | 5 - ¥ | Чебишева | ||
| ¥ - 7,5 | 0,9 | 5,5 - 0 | Чебишева | ||
| 0 – 3,2 | 0,85 | 5,2 - ¥ | Чебишева | ||
| ¥ - 8 | 0,8 | 6 - 0 | Чебишева | ||
| 0 – 3,4 | 0,75 | 5,4 - ¥ | Баттерворта | ||
| ¥ - 8,5 | 0,7 | 6 - 0 | Баттерворта | ||
| 0 – 3,6 | 0,65 | 4,8 - ¥ | Баттерворта | ||
| ¥ - 9 | 0,6 | 6 - 0 | Баттерворта | ||
| 0 – 3,8 | 0,55 | 4,8 - ¥ | Чебишева | ||
| ¥ - 9,5 | 0,5 | 9 - 0 | Чебишева |
Вихідний опір: Rвих = 50 Ом.
Вхідний опір: Rвх = 100 кОм.
Коефіцієнт передачі фільтра в смузі пропускання |K0| = 1.
Рекомендована література
1. Коваль Ю.О., Гринченко Л.В., Милютченко, О.І. Рибін. Основи теорії кіл. – Ч.1: Навч. підручник. – Харків: ТОВ «Компанія СМІТ», 2006.– 492 с.
2. Коваль Ю.О., Гринченко Л.В., Милютченко, О.І. Рибін. Основи теорії кіл. – Ч.2: Навч. підручник. – Харків: ТОВ «Компанія СМІТ», 2008. – 560 с.
3. Куликовский А.А. “Справочник по теоретическим основам радиоэлектроники” – Том 2. – М.: Энергия. 1977.
4. Терещук Р.М. и др. “Полупроводниковые приёмно-усилительные устройства” – Справ. радиолюбителя – К.: Наук. думка, 1988.
Аналіз електричних фільтрів
1.1 Загальні відомості про електричні фільтри
Одним з найбільш розповсюджених пристроїв радіотехніки є електричні фільтри. Вони застосовуються для виділення або заглушення визначених коливань, розділення каналів, формування спектра сигналів.
Електричним фільтром називається чотириполюсник, який пропускає без послаблення або з малим послабленням коливання визначених частот і пропускає із великим послабленням коливання інших частот.
Смуга частот, у якій послаблення мале, називається смугою пропускання.
Смуга частот, у якій послаблення велике, називається смугою непропускання (затримування). Між цими смугами розташована перехідна область (смуга переходу).
За розташуванням на шкалі частот смуги пропускання розрізняють наступні фільтри:
· нижніх частот (ФНЧ), у яких смуга пропускання розташована на шкалі частот від ω = 0 до деякої граничної частоти ω = ωн, а смуга непропускання від частоти ω = ωз до нескінченно великих частот.
· верхніх частот (ФВЧ) із смугою пропускання від частоти ω = ωв до нескінченно великих частот смугою непропускання від ω = 0 до ω = ωз.
· смугові (СФ), у яких смуга пропускання ωп1-ωп2 розташована між смугами непропускання 0-ωз1 і ωз2-∞.
· загороджувальні (режекторні) (ЗФ або РФ), у яких між смугами пропускання ωп1-ωп2 знаходиться смуга непропускання ωз1-ωз2.
· гребінчасті (ГФ), які мають декілька смуг пропускання і непропускання.
Відповідно до елементної бази, яка використовується в сучасний період, виділилося декілька класів фільтрів.
Історично першими є пасивні фільтри, які містять елементи L та C. Вони мать назву LC-фільтрів.
У багатьох випадках на практиці була потрібна досить висока вибірковість, що привело до появи фільтрів із механічними резонаторами: кварцевих, магнітострикційних, електромеханічних.
Найбільш значні досягнення в галузі теорії й проектування фільтрів пов’язані з успіхами мікроелектроніки. Вимоги до мікромініатюризації радіоелектронної апаратури привели до відмови у використанні індуктивностей, які мають великі габаритні розміри. Таким чином, з’явились активні RC-фільтри, що складаються з резисторів, конденсаторів і активних приладів. Ці фільтри можуть бути виконанні у вигляді мікромодульної конструкції або інтегральної мікросхеми.
Розроблення цифрових систем зв’язку і досягнення в сфері цифрових обчислювальних машин стимулювали утворення фільтрів на базі елементів цифрової та обчислювальної техніки – цифрових фільтрів.