Инженерный расчет активных фильтров 2 (стр. 1 из 3)
Министерство образования и науки Украины
Приазовский государственный технический университет
Кафедра ЭПП
Пояснительная записка
к курсовой работе
«Инженерный расчет активных фильтров»
по дисциплине: «Элементы автоматических устройств»
Выполнила:
студентка гр. ЭПА-06
Шпунтенко О.В.
Проверил:
доцент Дьяченко М.Д.
Мариуполь, 2009
АННОТАЦИЯ
Данная курсовая работа на тему: «Инженерный расчёт активных фильтров» содержит расчеты четырех фильтров в программах MathCAD 14 и Electronics Workbench. Пояснительная записка состоит из 25 страниц, 4 электрических схем, 8 ЛАЧХ, выполненных в Mathcad и 4 рисунков.
ОГЛАВЛЕНИЕ
1 Расчет фильтра нижних частот. 5
1.1 Расчет основных параметров ФНЧ. 5
1.2 Построение ЛАЧХ фильтра в Mathcad. 6
1.3 Составление принципиальной схемы, расчет параметров компонентов. 7
1.4 Моделирование рассчитанного фильтра в пакете Electronics Workbench. 10
2 Расчет фильтра верхних частот. 11
2.1 Расчет основных параметров ФВЧ. 11
2.2 Построение ЛАЧХ фильтра в Mathcad. 11
2.3 Составление принципиальной схемы, расчет параметров компонентов. 12
2.4 Моделирование рассчитанного фильтра в пакете Electronics Workbench. 14
3 Расчет полосового фильтра. 15
3.1 Расчет параметров компонентов принципиальной схемы ПФ.. 15
3.2 Построение ЛАЧХ фильтра в Mathcad. 16
3.3 Составление принципиальной схемы, расчет параметров компонентов. 17
3.4 Моделирование фильтра в пакете Electronics Workbench. 19
4 Расчет заграждающего фильтра. 19
4.1 Расчет параметров компонентов принципиальной схемы ЗФ.. 20
4.2 Построение ЛАЧХ фильтра в Mathcad. 20
4.3 Составление принципиальной схемы, расчет параметров компонентов. 21
4.4 Моделирование фильтра в пакете Electronics Workbench. 22
В ходе выполнения курсовой работы необходимо выполнить расчёт и моделирование четырёх активных фильтров.
Для каждого из них выполнить следующие операции:
1. Определить необходимый порядок фильтра для обеспечения заданной крутизны спада АЧХ.
2. Выполнить расчёт основных параметров фильтра, получить выражение для коэффициента передачи фильтра в функции частоты.
3. Используя пакет MathCAD построить желаемую ЛАЧХ фильтра.
4. Составить принципиальную схему фильтра, выполнить расчёт параметров компонентов.
5. Выбрать активные и пассивные элементы фильтра, используя справочные данные ОУ и номинальные ряды пассивных элементов.
6. Произвести моделирование разработанного фильтра с использованием пакета Electronics Workbench.
1 Расчет фильтра нижних частот
Рассчитаем ФНЧ с видом АЧХ Чебышева с неравномерностью в полосе пропускания 2 дб. Крутизна спада АЧХ -80 дб/дек. Схема с положительной обратной связью. Частота среза fg = 3850 Гц.
Для обеспечения заданной крутизны спада применяем фильтр 4-го порядка, который состоит из двух звеньев, соединенных последовательно.
Передаточная функция фильтра в общем виде имеет вид:
1.1 Расчет основных параметров ФНЧ
Из табл. 1 «Коэффициенты фильтров высших порядков различного типа» выберем значения коэффициентов и добротность полюсов.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Значение нормированной частоты среза:
; 
Коэффициент усиления фильтра на нулевой частоте:
 |
 |
 |
 |
1.2 Построение ЛАЧХ фильтра в Mathcad
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Рисунок 1.2.1 – ЛАЧХ идеального ФНЧ
1.3 Составление принципиальной схемы, расчет параметров компонентов
Для реализации заданного фильтра используется схема фильтра с положительной обратной связью. Фильтр будет состоять из двух звеньев, чтобы обеспечить заданную крутизну спада.
Расчет 1-го звена:
Для упрощения расчетов принимаем одинаковыми все значения сопротивлений и ёмкостей.
Фиксированный коэффициент усиления ОУ равен:
 |
обеспечивается цепью отрицательной обратной связи.Примем значение сопротивления
, тогда 
Из ряда номинальных значений резисторов возьмем два сопротивления 22 кОм и 180 Ом.
Выбираем желаемую частоту среза для первого звена по уровню 3 дб из условия, что
 |
 |
 |
 |
 |
Примем: С1= 0,01*10-6 Ф
 |
 |
| Ом |
Номинальное значение R1=1.675*104 Ом. Возьмем последовательно резисторы номиналом 16 кОм и 750 Ом.
Выполним проверку:
 |
 |
| Гц |
 |
| % |
Погрешность менее 5 %.
Передаточная функция первого звена:
 |
Расчет 2-го звена:
Для упрощения расчетов принимаем одинаковыми все значения сопротивлений и ёмкостей.