ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.12.2021
Просмотров: 1142
Скачиваний: 10
26
возрастают емкости конденсаторов или нарушаются условия
реализации.
Данный
метод
позволяет
реализовать
высокие
добротности
при
небольшом
различии
сопротивлений
резисторов и емкостей конденсаторов и обеспечивает в
сравнении с другими методами реализации самую высокую
стабильность характеристик фильтра. Недостаток метода -
необходимость большого числа ОУ, что делает эти
схемы
неэкономичными. Поэтому этот метод [1] рекомендуется
использовать в крайнем случае.
3.3. Реализация АRС - фильтров на усилителях,
обладающих минимумом произведения усиление-
чувствительность.
В
[2]
представлено
более
двадцати
хорошо
опробированных схем активных фильтров второго порядка,
удовлетворяющих следующему набору требований:
a)
минимальное число пассивных элементов;
б) минимальное число ОУ и как следствие минимальная
потребляемая мощность;
в)
минимальная
чувствительность
передаточных
характеристик к изменению пассивных элементов;
г)
минимальное
произведение
усиление
–
чувствительность (ПУЧ), что позволяет либо снизить
потребность в высококачественных ОУ (например,
широкая полоса пропускания, низкая потребляемая
мощность,
высокий
коэффициент
усиления
с
разомкнутой петлей обратной связи), либо использовать
выбранный тип ОУ в наиболее широком диапазоне
частот;
д) простые настройка и способы производства;
е) минимальный разброс номиналов элементов, в
частности при использовании гибридно-интегральных
(например, тонкопленочных) пассивных элементов.
27
27
В [2] схемы разбиты на 3 группы: низкодобротные (
Q
2), среднедобротные (2 <
Q
20), высокодобротные (
Q >
20).
Сравнивая приведенные в [2] низкодобротные и
среднедобротные схемы со схемами активных фильтров на
усилителям с
ПОС и ООС из [1] можно видеть, что они имеют
много общего, поэтому при проектировании аналоговых
фильтров наряду
с рассмотрениыми подробно схемами из [1],
также можно рекомендовать схемные решения, приведенные в
[2]. В случае же высокодобротных фильтров (
Q >
20)
рекомендуется использовать схемы из [2], приведенный на
рисунках 15-18 приложения 03, поскольку они обладают
минимумом ПУЧ. Расчетные соотношения для этих схем
приведены в таблице 3 приложения 03.
4. Расчет частотных характеристик фильтра
Основными для активных фильтров являются АЧХ и
фазо-частотные
характеристики
(ФЧХ).
Расчет
этих
характеристик рекомендуется проводить с использованием
метода графов [4]. Для этого следует, прежде всего, построить
графы звеньев или всего фильтра сразу, а потом рассчитать его
передаточную функцию. Звенья следует располагать в порядке
возрастания добротности с целью увеличения динамического
диапазона фильтра.
Собственно расчет АЧХ и ФЧХ осуществляется при
подстановке в определенную передаточную функцию оператора
f
j
j
p
2
,
а также при нахождении ее модуля и аргумента
для различных частот входного сигнала
f
.
Поскольку значения сопротивлений резисторов и
емкостей конденсаторов для реальных схем
округляются до
ближайшего номинала из ряда разрешенных ГОСТом, то
характеристики звеньев, а, следовательно, и всего фильтра будут
отличаться от идеальных, построенных для точных значений R и
С.
Следовательно, АЧХ для округленных R
и С
будет
отличаться от идеальной, заданной в ТЗ. Если отличие от
28
28
идеальной характеристики в характерных точках превысит
допустимые для инженерной практики 20%, то следует
произвести перерасчет схемы. Здесь возникает два варианта. Во-
первых, надо попробовать решить задачу за
счет использования
резисторов и конденсаторов более высокого класса точности,
т.е. брать элементы не из 20% ряда, а из 5%, 1% или 0,5% ряда.
Если в этом случае не удается уложиться в 20% точность АЧХ,
тогда следует вернуться к этапу аппроксимации и либо выбрать
другой вид аппроксимирующей функции, либо для данной
функции увеличить число
n
, т.е. порядок передаточной
функции.
5. Моделирование фильтра
Курсовая
работа
предусматривает
моделирование
разработанного
фильтра
в
среде
программирования
WORKBANCH.
При этом в модели необходимо предусмотреть
осциллограф (для проверки работоспособности полученной
схемы) и графопостроитель (для проверки соответствия
полученных частных характеристик фильтра техническому
заданию). Значения элементов разработанного устройства
должны соответствовать реальным элементам, выпускаемым
отечественной или зарубежной промышленностью, а не
расчетным значениям.
6. Оформление курсовой работы
Пояснительная записка оформляется на стандартных
листах писчей бумаги формата А4, 14 шрифтом, объемом
порядка 30 страниц. Текст пояснительной записки размещается
на листах с полями шириной: слева - 25 мм, сверху и снизу - 20
мм, справа - 10 мм. Страницы пояснительной записки, начиная с
титульного
листа,
обязательно
нумеруются.
Заголовки
выделяются и отделяются от основного текста сверху и снизу
одним интервалом. В конце заголовка точку не ставят. Весь
текст разбивается на разделы, которые нумеруются арабскими
29
цифрами с точкой, и подразделы, которые нумеруются двумя
арабскими
цифрами с точками. Ссылки на литературу следует
делать в прямых скобках, нумерацию формул - в круглых.
Сокращения в тексте допустимы только общепринятые в
литературе. Не допускается сокращения в начале фраз.
Пояснительная записка снабжается списком литературы,
содержащей материал, использованный автором. Формулы
должны приводиться с объяснением буквенных значений. Если
вычисляется ряд значений по одной и той же формуле, то
результаты рекомендуется представить в виде таблицы.
Выбор номиналов сопротивлений резисторов и емкостей
конденсаторов следует осуществлять путем округления
расчетного значения величины до ближайшего значения по
ГОСТу, причем округление производится в сторону,
обеспечивающую более успешное выполнение технического
задания. В дальнейших расчетах используется выбранный по
шкале ГОСТ номинал резистора или конденсатора.
Кроме того, в приложении к пояснительной записке
должна содержаться схема электрическая принципиальная
разработанного устройства и спецификация элементов,
выполненные в соответствии с требованиями ГОСТ и схема
моделирования фильтра.
30
Литература
1.
Лем Г. Аналоговые и цифровые фильтры. Пер. с англ./
под ред. И.Н. Теплюка. - М.: Мир, 1982. - 592 с.
2.
Проектирование усилительных устройств: Под ред.
Н.В.Терпугова - М.:Высш. школа., 1982
3.
Джонсон Д., Мур К. Справочник по активным фильтрам.-
М.:ЭНЕРГОИЗДАТ, 1983.128 с.
4.
Павлов В.Н. Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых
электронных устройств М.: Горячая линия – Телеком, 2003. –
320с.
5.
Воробьева Е.И. Электроника и схемотехника аналоговых
электронных устройств (Электронный ресурс):учеб. Пособие. –
Электрон. Текстовые данные (4770 Кб; 7040 Кб) – Воронеж:
ГОУВПО
«Воронежский
государственный
технический
университет», 2007. – 332с.
6.
Андреев В.А., Войшвилло О.В., Головин О.В.
Усилительные устройства М.: Радио и связь, 1983. – 352с.
7.
Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника
М.: Горячая линия – Телеком, 2002. – 768с.
8.
Цыкина А.В. Электронные усилители М.: Радио и связь,
1982. – 360с.
9.
10.