Реферати українською » Физика » Розрахунок і аналіз фільтрів сходовій структури


Реферат Розрахунок і аналіз фільтрів сходовій структури

Міністерство загального характеру і професійної освіти РФ

Московський державний технічний університет

КафедраРЭИС

>Пояснительная записка до курсової роботі

По "Основ теорії ланцюгів"

Тема: Розрахунок і аналіз фільтрів сходовому структури

Москва 2008


Зміст

Запровадження

1. Фільтри і їхні властивості. Класифікація фільтрів на кшталт частотних характеристик

Етапи проектування фільтра

2. Розрахункова частина

2.1Нормировка параметрів

2.2 Вибір порядку фільтра

2.3 Параметри нормованого прототипуФНЧ

2.4 ПеретворенняФНЧ®ФВЧ

2.5АЧХ іФЧХ фільтра

Укладання

Список використаної літератури


>Реферат

Курсова робота містить стислі відомості про характеристиках і класифікації аналогових електричних фільтрів, і навіть етапах їх проектування.Излагается методика розрахунку особливості пасивнихLC-фильтров сходовому структури, зокремаФВЧКауера.Приведени основні властивості і характеристики даного фільтра, зроблено його розрахунок, обгрунтовані й описані схеми, і навіть висловлювання дляАЧХ іФЧХ.

Перелік умовних позначень:

>fP.S - найнижча частота у верхній частині характеристики фільтраКауера коли він згасання одно A>s,кГц,

>fЗ - частота зрізу фільтра,кГц,

WP.S - нормована частота відповідна частотіfP.S,

KL - коефіцієнт нормування індуктивності,

KЗ - коефіцієнт нормування ємності,

>r - коефіцієнт відображення по модулю в%,

R - опір навантаження,Ом,

AP.S - згасання в смузі затримування,дБ,

>DА - нерівномірність частотною характеристики в смузі пропускання,дБ,

L –индуктивность,

З – ємність,

Завдання курсову роботу.

>Рассчитать і проаналізувати пасивний фільтр сходовому структури. Тип фільтра -ФВЧКауера (еліптичний).

Треба спроектувати фільтр як реактивногочетирехполюсника сходовому структури з навантаженням на вході і виході, зрозумілунижеперечисленним вимогам.

Привести повну схему фільтра і розрахуватиАЧХ іФЧХ фільтра буде в діапазоні (>03)fз.

Досліджувати впливом гетьАЧХ іФЧХ розкиду параметрівиндуктивностей і ємностей у межах ±>dL% і ±>dЗ% щодо номінального значення.

Значення параметрів:

>fз = 375кГц

>f>s = 325кГц

А = 25дБ

>r = 7%

R = 150Ом

>dL =0,5%

>dС =0,5%


Запровадження

У сучасному радіотехніці під фільтрацією сигналів і натомість перешкод розуміють будь-яке виділення параметрів випадкових процесів, що відбивають корисну інформацію (повідомлення). Разом про те зберігається традиційне, більш вузьке уявлення про фільтрації, що з частотною селекцією сигналів.

Під електричним фільтром розуміється у традиційному сенсі ланцюг, що має вибірковістю реакцію зовнішнє вплив. Характеристики фільтра можуть задаватися в тимчасовій чи частотною областях, щодо останнього вимоги до фільтрові зазвичай розуміють певну вибірковість в заданому діапазоні частот. Електричні фільтри можна класифікувати різноманітні ознаками. По способу побудови і використовуваної елементної базі різняться такі типи фільтрів: Фільтри на зосереджених елементах (>LC - фільтри), кварцові і керамічні, електромеханічні фільтри, фільтри на відтинках довгих ліній (НВЧ - фільтри), активніRC - фільтри на зосереджених і розподілених елементах, комутовані і цифрові фільтри, фільтри на поверхневих акустичних хвилях.


1. Фільтри і їхні властивості. Класифікація фільтрів на кшталт частотних характеристик

Діапазон частот, у якому згасання фільтра мінімально (для ідеального фільтра - одно нулю), називається смугою пропускання. Зазвичай це діапазон частот, яку він обіймав переважно корисним сигналом.

Діапазон частот, у якому згасання фільтра максимально (для ідеального фільтра - одно нескінченності), називається смугою придушення (затримування). Зазвичай це діапазон частот, яку він обіймав переважно перешкодою.

Діапазон частот, що лежить між смугою пропускання і смугою придушення, називають перехідною смугою.

Залежно від взаємної розташування смуг придушення і пропускання розрізняють такі типи фільтрів:

1. Фільтр нижніх частот (>ФНЧ) - фільтр з смугою пропускання від 0 до частотиwв і з смугою придушення від 0 доws (>ws<wв)

2. Фільтр верхніх частот (>ФВЧ) - фільтр з смугою пропускання від частотиwв нескінченно і з смугою придушення від 0 доws (>ws<wв).

3.Полосовой фільтр (ПФ) - обидві кордону смуги пропускання є ненульові частотиwсн,wсс і з кожної зі сторін від смуги пропускання є за однією смузі придушення (від 0 доwsн і південь відwsв до).

4.Режекторний (>заграждающий) фільтр (РФ) - фільтр з цими двома смугами пропускання (від 0 доwсн і південь відwsв до) та однієї смугою придушення

5.Гребенчатий фільтр (ГФ) - фільтр з кількома смугами придушення і з декількома смугами пропускання

6.Всепропускающий чи фільтр постійного загасання (>ФПЗ) - фільтр з одиничної (постійної передачею всім частот, тобто. з смугою пропускання від 0 до). Використовується задля забезпечення необхідної фазової корекції і фазового зсуву. Вимоги доамплитудно-частотной характеристиці фільтра, насамперед включають параметри смуги придушення, смуги пропускання та перехідною смуги. У ідеальному разі згасання фільтра має бути рівним нулю в смузі пропускання і прагне до нескінченності в смузі придушення. Теоретично ланцюгів з урахуванням з так званого критерію Загинули - Вінера доводиться, що фільтри з прямокутноїАЧХ фізично нереалізовані. Тому завдання побудови фільтра - апроксимація ідеальної прямокутної характеристики функцією ланцюга, задовольняє умовам фізичної можливості бути реалізованим. Це завдання має численні рішення, доведені до низки стандартних функціональних побудов, заснованих на виключно різних засобах апроксимації. Найбільш уживаними є такі типи фільтрів, відмінні виглядом апроксимуючої функції:

ФільтрБаттерворта, має максимально пласкуАЧХ в смузі пропускання і монотонно дедалі більшу згасання в смузі затримування

Фільтр Чебишева зравноволновойАЧХ в смузі пропускання і монотонно зростаючим загасанням в смузі затримування

>Инверсний фільтр Чебишева з монотонно зростаючим в смузі пропускання загасанням іравноволновойАЧХ в смузі придушення

>Эллиптический фільтр (фільтрЗолотарева-Кауера) зравноволновой як і смузі пропускання, і у смузі придушенняАЧХ

ФільтрБесселя (фільтр з максимально пласкою характеристикою групового часу запізнювання) заппроксимациейФЧХ поруч Тейлора.

Фільтри з характеристиками зазначених типів можна реалізувати як пасивнимиLC - ланцюгами, і активнимиRC - ланцюгами, і навіть цифровими методами.


Етапи проектування фільтра

Проектування фільтра починається з завдання технічних характеристик фільтра, які зазвичай формуються як вимог доАЧХ в смузі пропускання і смузі придушення, ширині перехідною смуги, вимог доФЧХ чи характеристиці групового часу запізнювання, і навіть решти параметрами, наприклад до опору навантаження, внутрішньому опору джерела, рівню сигналу тощо.

З другого краю етапі вирішується завдання перебування підходящої передавальної функції, задовольняє заданим вимогам. Це завдання зводиться у виборі апроксимуючої функції, тобто. у виборі фільтра відповідного типу.

Третій етап - схемна реалізація обраної другого етапу передавальної функції. Виконання цього завдання для основних типів фільтрів (>Баттерворта, Чебишева, еліптичних), реалізованих як у вигляді пасивнихLC - схем, і у вигляді активнихчетирехполюсников з урахуванням операційних підсилювачів (ЗУ), схоплених зворотної зв'язком, доведено до великих таблиць і графіків. Тим самим у інженерних додатках другий і третій етапи зводяться у виборі типу фільтра (виду апроксимуючої функції) й визначення за таблицями і графіками відповідних коефіцієнтів передавальної функції, визначальних зрештою параметри елементів фільтра.

Четвертий етап - аналіз фільтра, тобто дослідження його характеристик щодо відповідності потрібним допускам, чутливості зміну параметрів схеми, можливостям настроювання й т.п.

Спочатку такий аналіз виконується при номінальних значеннях параметрів, щоб перевірити правильність розрахунків, вироблених другою і третьому етапах. Потім враховуються похибки елементів. Необхідність цієї зміни пояснюється такими причинами. При виготовленні спроектованого фільтра неможливо вже напевне підібрати його елементи. Розкид параметрів реальних резисторів, конденсаторів і котушок індуктивності звичайно знаходиться не більше кількох відсотків. У зв'язку з цим аналіз має дати на запитання про допустимому розкиді параметрів елементів фільтра, у якому ще виконується технічне завдання проектування

З іншого боку, у процесі експлуатації неминуче зміна параметрів елементів фільтра з допомогою старіння, зміни кліматичних умов тощо. Аналіз дозволяє врахувати і цей чинник", і прийняти відповідних заходівлоя стабілізації характеристик фільтра.

При досить великому числі елементів фільтра такий аналіз виконати вручну дуже важко, а де й просто неможливо (наприклад, за будь-яких спроб врахувати випадковий догляду параметрів елементів). Ці розрахунки і моделювання виконують наЦВМ.

Під час наступної стадії проектування здійснюється порівняння технічних вимог з характеристиками, розрахованими на етапі аналізу. Якщо вимога не виконується, необхідно змінити параметри фільтра, вибрати інший, чи знизити вимоги до характеристикам і повторити розрахунки

Після набуття задовільних характеристик переходять етапу експериментальних робіт.


2. Розрахункова частина

 

2.1Нормировка параметрів

,

,DA= - 10lg (>1-r2) =0,021332737

2.2 Вибір порядку фільтра*

За графіком вибираємо порядок фільтра:n=6


2.3 Параметри нормованого прототипуФНЧ

         А>s = 25,6дб; W>s = 1,145175005

Такий вигляд має схема фільтра низьких частот:

2.4 ПеретворенняФНЧ®ФВЧ

                

Тобто. отримуємо:

(ємності виражені впФ, а індуктивності вмкГн)


Нижче приведено схема дослідження отриманого фільтра верхніх частот (схема у програміMicro-CapEvaluation 6.0):

 

2.5АЧХ іФЧХ фільтра

РозрахунокАЧХ іФЧХ фільтра проводився з допомогою програмиMicro-CapEvaluation 6.0. До гілляк ланцюга, що містить індуктивності, паралельно було залученовисокоомниерезистори (100МОм). Залежності представлені у порядку:АЧХ, потімФЧХ.


Змінюючи ємності в інтервалі ±>dС=0,5%, одержимо:


Змінюючи індуктивності в інтервалі ±>dL=0,5%, одержимо:


Укладання

Через війну проведеного аналізу можна дійти невтішного висновку, що отримана нами схемаФВЧ зберігає необхідні властивості (гарантоване згасання в смузі придушення (>А=25дБ)) при незмінних параметрах (>индуктивностей і ємностей) схеми в межах їх розкиду на ± 0.5%. При даному зміні параметрів незначно змінюються значення загасання при деяких частотах й трапляються несуттєві зрушення за частотою. У результаті роботи було придбано навички та вміння у розрахунку і аналізі фільтрів сходовому структури, а як і ознайомлення з програмоюMicro-CapEvaluation 6.0, що дозволяє легко виробляти такого аналізу.


Список використаної літератури

1.Зааль Р. Довідник із розрахунку фільтрів: Пер. з ньому. - М.: Радіо і зв'язок, 1983. ->752с., мул.

2.ХанзелГ.Е. Довідник із розрахунку фільтрів. США, 1969. Пер. з анг., під ред. А.Є. Знам'янського. М., "Рад. радіо", 1974.

3.Медичка поMicro-CapEvaluation 6.0.



Усі виміру, зокрема і вибір порядку фільтра, проводилися по:Зааль Р. Довідник із розрахунку фільтрів: Пер. з ньому. – М.: Радіо і зв'язок, 1983. –>752с.,ил. Діаграма з оцінки порядку еліптичних фільтрів нижніх частот –стр.25.

Параметри нормованогоФНЧ прототипу взяті з таблиціС0608с на стор. 259.


Схожі реферати:

Навігація