Задание на курсовую работу. Федеральное агентство по образованию

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Омский Государственный Технический Университет

Кафедра «Электроснабжение промышленных предприятий»

Секция «Промышленная электроника»

 

 

Курсовой проект

по дисциплине "Электронные цепи и микросхемотехника"

 

Проектирование активных электрических фильтров

 

 

Выполнил студент:

группы ПЭ-418

Коровин Д.О.

Проверил: Хацевский К.В.

 

 

Омск 2011

 

АННОТАЦИЯ

В данной работе проводится расчёт активного фильтра низких частот (ФНЧ Бесселя) на операционном усилителе. Определяется порядок фильтра и значения компонентов. Приводится полная схема фильтра, проводится анализ АЧХ и ФЧХ . Анализ и проектирование выполнены с помощью компьютерной программы Microcap.Определяется крутизна нарастания АЧХ.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Перечень условных обозначений

Задание на курсовую работу

Расчетная часть

Построение АЧХ и ФЧХ рассчитанного фильтра

Передаточная функция ФНЧ Бесселя

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

 

Передача и обработка цифровых сигналов электросвязи, сигналов радио и телевидения и т.д. требуют создания электронных цепей, которые в определенной полосе частот обладали бы наперед заданными свойствами амплитудно-частотных и фазо- частотных характеристик (АЧХ и ФЧХ). Этими устройствами являются электрические фильтры. Они бывают реактивными и активными. В данной работе будет рассмотрено проектирование активного электрического фильтра.

Активными называются электрические фильтры, в состав которых наряду с пассивными входят также усилительные или независимые элементы. Наибольшее распространение получили активные RC-фильтры (ARC-фильтры), которые не содержат индуктивных элементов и могут быть реализованы в виде интегральных схем.

Широкое распространение получили ARC-фильтры на основе усилителей с конечным усилением, ОУ-(операционный усилитель) и преобразователей сопротивления.

В данной работе будет использован операционный усилитель и RC-цепочки, состоящих из двух сопротивлений и трех емкостей. И на основе этих элементов будет реализован низкочастотный ARC-фильтр.

Фильтром называется устройство, устанавливаемое между выводами

электрической цепи с целью изменения соотношения между частотными

составляющими, проходящего через него сигнала.

В зависимости от формы амплитудно-частотной характеристики (АЧХ)

различают четыре основных класса фильтров (рис. 1.1):

1) фильтр нижних частот (ФНЧ);

2) фильтр верхних частот (ФВЧ);

3) полосовой фильтр (ПФ);

4) режекторный фильтр (РФ).

Фильтр Бесселя — в электронике и обработке сигналов один из наиболее распространённых типов линейных фильтров, отличительной особенностью которого является максимально гладкая групповая задержка (линейная фазо-частотная характеристика). Фильтры Бесселя чаще всего используют для аудио-кроссоверов. Их групповая задержка практически не изменяется по частотам полосы пропускания, вследствие чего форма фильтруемого сигнала на выходе такого фильтра в полосе пропускания сохраняется практически неизменной.

Фильтр нижних частот (ФНЧ) фильтр верхних частот (ФВЧ)

полосовой фильтр (ПФ) режекторный фильтр (РФ)
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

 

f_C – частота среза фильтра, кГц.

K₀ – коэффициент усиления фильтра в полосе пропускрния

АЧХ – амплитудно-частотная характеристика.

ФЧХ – фазово-частотная характеристика.

С – емкость.

ОУ – операционный усилитель

ФНЧ –фильтр низкой частоты

 

 

Задание на курсовую работу

 

1. Рассчитать параметры схемы активного фильтра при заданном коэффициенте усиления и частоте среза.

2. Выполнить моделирование работы фильтра в программе Micro-Cap (или аналогичной по функциям программе) с целью получения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и фазово-частотной характеристики (ФЧХ) фильтра.

3. Определить крутизну спада (нарастания) АЧХ.

4. Проверить правильность выполненных расчетов путем сравнения частоты среза на АЧХ с заданной величиной.

 

 

Тип фильтра – ФНЧ Бесселя.

Значения параметров фильтра:

f_C = 275 кГц

К₀ = 10

 

 

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

 

 

Схема Фильтра

 

Передаточная функция

где:

K₀=C₁/C₂=20;

a₁=(C₁+C₂+C₃)/R₂C₂C₃ =1,3617;

b₁=1/R₁R₂C₂C₃ =0,6180

 

Расчёт параметров:

положительные действительные коэффициенты передаточной функции по фильтру Бесселя для ФНЧ второго порядка:

a₁=1,3617, b₁=0,6180 (из фильтра Бесселя)

ω₀ = 2·3.14·275·10³ = 1.72·10⁶ c^-1

 

Из ряда Е₁₂ выбираем : 56

Находим: Из ряда Е₁₂ выбираем : 5.6

 

 

Из ряда Е₂₄ выбираем : R₂=7.5 кОм R₁=47 кОм

.

Схема модели