Файл: Курсовая работа по дисциплине Электроника.doc

Подобное соотношение справедливо и для селективных фильтров. Значение граничной частоты и частота среза, как правило, не совпадают. Исключением является фильтр Баттерворта.

Коэффициент избирательности фильтра - величина, показывающая, во сколько раз сильнее (слабее), чем в фильтре Баттерворта, подавляется в данном фильтре внеполосная помеха с частотой f>> f_гр. На рисунке эта величина хорошо видна как разность по высоте между правой асимптотой АЧХ рассматриваемого фильтра и АЧХ фильтра Баттерворта с таким же значением f_гр.

Рассмотрим фильтр, который содержит две части: пассивный шестиполюсник и усилитель, здесь используется ООС.
В рассматриваемой схеме



При реализации ФНЧ, чтобы в знаменателе был полином второго порядка, необходимо принять Y1=1/R1, Y2=1/R2, Y3=1/R3. Тогда схема активного ФНЧ принимает вид приведенный на рисунке 6 в приложении.
Здесь:



В практике обычно решается обратная задача - отыскание конкретных значений элементов схемы по заданным _П, Q, H₀.

В практике обычно решается обратная задача - отыскание конкретных значений элементов схемы по заданным _П, Q, H₀.

Пусть С1=с, тогда

C2=mC;

m1/4Q²(1+|H₀|)

R2=(1/2_ПCmQ)[1 ]

R1=R2/|H₀|; R3=1/(_П)²C²R2m
Из сказанного выше следует, что все расчеты ФНЧ ведутся от граничной частоты. В задании по курсовому проектированию дана не частота среза, а частота, при которой коэффициент усиления становиться равным нулю, но при логарифмической шкале нельзя получить точку в которой k_U=0, таким образом принимаем допущение, что частотой при которой k_U=0 будет та частота, при которой коэффициент усиления активного фильтра становиться ниже 10^-3. Построим АЧХ схемы фильтра третьего порядка (рисунок 3, приложение) собранного связно-каскадным методом с многопетлевыми ОС на элементах R1, C1, R2, C2, R4, R3, C3, DA1. Так как фильтр третьего порядка, то спад в полосе задержания будет составлять 60 дБ/дек. По шкале L откладывается логарифмическая величина равная 20log k, тогда логарифмическая величина, соответствующая «принятому нулю» будет равна -60 дБ. В таком случае не сложно сосчитать, что граничная частота будет составлять в данном случае 10кГц или в логарифмическом масштабе 4.

---

Как говорилось выше в данном курсовом проекте применена схема каскадного фильтра в котором первым каскадом является пассивный RC-фильтр, а вторым каскадом - многопетлевой активный фильтр второго порядка по схеме Баттерворта.

Для того, чтобы обеспечить 60 дБ/дек в полосе задержания надо, чтобы частоты срезов обоих каскадов были одинаковы.

Расчет ФНЧ.


Пусть R1=R4=R3=R и C1=C2=C3=C.

Возьмем С=0,1 мкФ, тогда


МЛТ 0,25 с допущением 2% ряда Е26.

2.2 Анализ и расчет режекторного фильтра
Режекторный или заграждающий фильтр имеет АЧХ представленную в приложении на рисунке 4. Активный заграждающий фильтр может быть реализован на основе двойного Т-образного моста. Хотя двойной Т-образный мост сам по себе является заграждающим фильтром, его добротность составляет только 0,25. Ее можно повысить, если мост включить в цепь обратной связи ОУ. Один из вариантов такой схемы приведен на рисунке 5 в листе приложения. Сигналы высоких и низких частот проходят через двойной Т-образный мост без изменения. Для них входное напряжение фильтра равно U_вх. На резонансной частоте выходное напряжение равно нулю. Передаточная функция схемы на рисунке 5 приложения имеет вид:

,
или учитывая, что _р=1/RC,

С помощью этого выражения можно непосредственно определять требуемые параметры фильтра. Задав коэффициент усиления неинвертирующего усилителя равным 1, получим Q=0,5. При увеличении коэффициента усиления добротность растет и стремиться к бесконечности, если 2.

Расчет режекторного (заграждающего) фильтра.

1) ,
где С5=С6=С, С4=2С, R5=R6=R, R7=0.5R

₀=1..100 Гц

а) ₀=1 Гц

Пусть С=0,1 мкФ, тогда R=10 МОм.

Выбираем

С5, С6 = 0,1 мкФ,

С4=0,2 мкФ,

R5=R6=10 МОм,

R7=5 МОм.

б) ₀=100 Гц


Пусть С=0,1 мкФ, тогда R=100 кОм.

Выбираем

С5, С6 = 0,1 мкФ,

---

С4=0,2 мкФ,

R5=R6=100 кОм,

R7=50 кОм.

В качестве R7 выберем оптопару ФСК-5 которая имеет Rт=5 МОм и R_св=50 кОм, U_раб=5 В.

Имея эти данные получим








,

где С8=С9=С, С7=2С, R12=R13=R, R14=0.5R

₀=110..1000 Гц

а) ₀=110 Гц



Пусть С=0,1 мкФ, тогда R=90 кОм.

Выбираем

С8, С9 = 0,1 мкФ,

С7=0,2 мкФ,

R12=R13=90 кОм,

R14=45 кОм.

б) ₀=1000 Гц


Пусть С=0,1 мкФ, тогда R=10 кОм.

Выбираем

С8, С9 = 0,1 мкФ,

С7=0,2 мкФ,

R12=R13=10 кОм,

R14=5 кОм.

В качестве R14 выберем оптопару СФ-2-2 которая имеет Rт=47 кОм и R_св=5 кОм, U_раб=10 В. Имея эти данные получим







При принятом коэффициенте усиления равном 1 R9 должно быть много больше R8 (R9>>R8)


Пусть R8=1 кОм, тогда R9 выбираем равным 620 кОм, оба МЛТ 0,25.

Аналогичным образом подобраны R15 и R16.


3. Расчет предварительного усилителя (неинвертирующего)

Пусть коэффициент усиления по напряжению предварительного усилителя изменяется от 1 до 2, а коэффициент усиления по напряжению усилителя мощности (УМ) будет равен 5, тогда изменяя k_U предварительного усилителя в принятых пределах выходной коэффициент усилителя будет изменяться от 1 до 10.

---

Для k_U=1 R11, а при k_U=2 R11R10.

В качестве R11 выбираем оптопару ОЭП-9, где R_{темновое}=10⁹ Ом, R_{световое}=10⁴ Ом, тогда R10=R_{световому}=10 кОм МЛТ 0,25 Е26 5%

3.1 Расчет усилителя мощности

Усилитель мощности служит для усиления сигнала по мощности.

Принципиальная схема УМ показана на рисунке ниже:


Проведем расчет схемы.

Е_пит =60 В

_пит=(U_вых)_max+(U_кэ)_min=50+10=60B

(U_кэ)_max=(U_вых)_max+E_пит=110B

Принимаем:

(I_к)_max>I_н, т.е. >1A

Мощность на VT1-VT3_к=60Вт

Выбор

(U_кэ)_доп>2Е_пит, т.е. >120B I_доп=1А

Р_к>60Втp-n-VT3 - KT865A

Эти транзисторы имеют следующие параметры_кэ=400В _к=10А_к=75Вт

=60_к0=2*I_H=2А

₃₁=E_пит /(2* I_к0)=15 Ом
Сопротивление R₂₁ выбирается из условия, что падение напряжения на нем в покое 510 В. Таким образом, R₃₀=5 Ом. Сопротивления делителя напряжения на резисторах R₂₇ - R₂₉ принимаются равными между собой и находятся из следующего соотношения R₂₇=R₂₈=R₂₉=(E_пит*) /(15* I_к0)=120 Ом R₂₆=1 кОм

Требуемый коэффициент усиления по напряжению определяется соотношением R₂₅ / R₂₄ =5. Таким образом R₂₅=800 Ом R₂₄=160 Ом. Диоды VD1,VD1 KD521A.
3.2 Расчет блока питания
Схема блока питания изображена в листе с принципиальной схемой избирательного усилителя.

Расчет трансформатора питания

1. ток через вторичную обмотку

I_II=1.5I_M=1.5A

2. мощность потребляемая выпрямителем от вторичной обмотки

P_II=U_III_II=1141.5=171Вт
Расчет стабилизатора на 60В

1. определим необходимое для работы стабилизатора входное напряжение при заданном выходном

U_вых=U_п+3

U_вых=63В
2. максимальная рассеиваемая мощность транзистора

P_max=1.3(U_вых-U_п)I_н=3,9Вт
3. выбираем VT7

P_max>3.9 U_кэ>3B I_к>1.15A-p-n П702 Р=4Вт U_кэ=60В I_к=2А _min=25

p-n-p П210А
4. максимальный ток базы

(I_Б)_max=

---

5. подбор стабилитрона

_стаб=U_вых I_стаб=(I_Б)_max

D 817А U=50.561.5 R=35Ом I_min=5A P=2Вт
6. R34=(U_вых-U_стаб)((I_Б)_max+(I_стаб)_min)=9.5(0.04+5)=47.88 Ом
Берем 51Ом
7. мощность R34

P_R34=(U_вых-U_стаб)²/R34= Вт Пусть Р_R34=2Вт

Расчет выпрямителя для 60В
Исходные данные
U_Н=60В I_н=1,15(I_н)_УМ=1,15А
1. определим переменное напряжение на второй обмотке сетевого трансформатора

U_II=BU_H,

Где U_H - постоянное напряжение на нагрузке

В - коэффициент который зависит от тока нагрузки (таблица 1)
Таблица 1

	Iн,А
	0,1	0,2	0,4	0,6	0,8	1
В	0,8	1	1,2	1,4	1,5	1,7
С	2,4	2,2	2	1,9	1,8	1,8

Выбираем В=1,8 тогда U_II=114B
2. по I_н определим I_max через каждый диод моста

I_Д=0,5СI_н по таблице 2 С=1,7

I_Д=0,51,71=0,85А
3. обратное напряжение приложенное к каждому диоду

U_обр=1,5U_н=90В
4. подбираем диоды

Д 302 I=1A U=200B
5. определим емкость конденсатора фильтра

С_Ф=3200 ,
где k_П - коэффициент пульсаций

Выбираем k_П=10-2

С11=5333 мкФ выбираем 6200 мкФ100В

Расчитаем делитель на 35 В.

Примем R₄₉ равным 5 кОм, тогда R₄₈ будет равно:
кОм.
R₄₉ и R₄₈ выберем из ряда Е 24.и R51 расчитываются аналогично.

Расчет выпрямителя для 15В

Исходные данные:

U_Н=15В I_н=nI_ОУ=120мА
1. определим напряжение на второй обмотке сетевого трансформатора

U_II=BU_H, из таблицы 2 подставим значение В=0,8 и получим

U_II=0,8U_H=12В
2. I_max через VD

I_Д=0,5СI_н

---