Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Примеры расчета узкополосного полосового фильтра

Пример 1. Рассчитать полосовой фильтр по схеме рис.7 имеющий w_р =10000 рад/с, k_р =40, Q =20 и С₁ = С₂ = С =0,01 мкФ.

В соответствии с уравнением (9) имеем

Из (11, 12, 13) получаем

Пример 2. Если полосу пропускания в предыдущем примере требуется увеличить до 1000 рад/с, то чему в этом случае равны Q -?, R₃ -?, R₂ -? и R₁ -?

Из (10) имеем

Широкополосные фильтры

Полосовой фильтр с широкой полосой пропускания это схема, у которой добротность Q <10. Схему, показанную на рис.7, можно рассматривать так, чтобы она служила широкополосным фильтром, и в расчете можно использовать уравнения (11, 12, 13) при условии, что

Пример расчета широкополосного полосового фильтра

Пример 1. Рассчитать схему по рис.7 имеющую w_р =20000 рад/с, k_р =10, Q =5 и С₁ = С₂ = С =0,01 мкФ.

В соответствии с уравнением (9)

Из уравнений (11, 12, 13) имеем

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Тема: Активный фильтр нижних частот Баттерворта.

Цель работы: Изучить методы построения, расчета и анализа работы схемы активного фильтра нижних частот на базе ОУ.

Порядок выполнения и содержание работы:

1. Построить схему активного фильтра нижних частот и подключить измерительные приборы (рис.8). В соответствии с вариантом (таблица 2) произвести выбор и расчет элементов схемы (R₁, R₂, С);

2. Рассчитать значение сопротивления резистора нагрузки R₃ по закону Ома, учитывая допустимое значение тока в нагрузке I_н.доп (табл. 2) и максимальное значение выходного напряжения ФНЧ U_вых_max.

3. Дать краткое описание назначения и основных настроек функционального генератора, двухлучевого осциллографа и измерителя частотных характеристик (плоттер Боде);

4. С помощью двухлучевого осциллографа получить осциллограммы входного и выходного напряжений на частоте среза f_ср и поместить их в отчет (рис.9). Дать пояснение полученным результатам;

5. С помощью измерителя частотных характеристик получить и поместить в отчет АЧХ и ФЧХ фильтра (рис.10 а,б). Дать определение понятиям АЧХ и ФЧХ;

6. По измеренной АЧХ рассчитать крутизну наклона фильтра в Дб/дек. Дать объяснение полученным результатам;

7. Дать развернутый вывод к выполненной работе.

Оборудование:

Таблица 1

Условное обозначение	Наименование
	Операционный усилитель
	Заземление
	Резистор (R₁, R₂, R₃).
	Конденсатор (С)
	Функциональный генератор (источник входного сигнала Е_вх)
	Измеритель частотных характеристик (плоттер Боде)
	Двухлучевой осциллограф

Данные по вариантам к лабораторной работе 1.

Таблица 2

№ варианта	R₁ = R₂ _,кОм	I_н.доп,, мA	f_ср, (Гц)
1.
2.
3.		13,5
4.
5.
6.
7.
8.
9.		12,5
10.
11.		14,5
12.
13.
14.
15.

16.
17.
18.
19.
20.		13,5
21.
22.
23.
24.
25.

Рис.8. Схема для исследования работы ФНЧ

Рис.9. Осциллограмма входного Е_вх и выходного U_вых напряжений фильтра

а)

б)

Рис. 10. а) Амплитудно-частотная (АЧХ) и б) фазо-частотная (ФЧХ) характеристики фильтра

Примечание.

Для всех вариантов принять Е_вх =1В (действующее значение напряжения не путать с амплитудным).

Контрольные вопросы:

1. Что такое ФНЧ?

2. Назовите основные характеристики фильтра?

3. Что такое частота среза f_ср, как ее определить по параметрам элементов фильтра?

4. Физический смысл АЧХ и как ее построить?

5. Физический смысл ФЧХ и как ее построить?

6. Что такое крутизна наклона частотной характеристики фильтра?

Форма отчетности

1. Выполненную лабораторную работу предоставить в электронном виде или в печатном варианте.

2. В электронном виде это должен быть файл «ФНЧ».

3. Печатный вариант отчета по выполнению лабораторной работы должен содержать:

а) титульный лист;

б) постановку задачи;

в) выполненное задание.

Список литературы

1. Кривин В.В. Электротехника и электроника: курс лекций. Волгодонск, 2008.- 102с.

2. Хернитер М.Е. Multisim 7. Современная система компьютерного моделирования и анализа схем электронных устройств.: ДМК ПРЕСС. С. 488.

3. П.Хоровиц, У.Хилл Искусство схемотехники. В двух томах. М.:-Мир, 1983.-С. 598

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Тема: Активный фильтр верхних частот Баттерворта.

Цель работы: Изучить методы построения, расчета и анализа работы схемы активного фильтра верхних частот на базе ОУ.

Порядок выполнения и содержание работы:

1. Построить схему активного фильтра верхних частот и подключить измерительные приборы (рис.11). В соответствии с вариантом (таблица 2) произвести выбор и расчет элементов схемы (R₁, R₂, С);

2. Рассчитать значение сопротивления резистора нагрузки R₃ по закону Ома, учитывая допустимое значение тока в нагрузке I_н.доп (табл. 3) и максимальное значение выходного напряжения ФВЧ U_вых_max;

3. С помощью двухлучевого осциллографа получить осциллограммы входного и выходного напряжений на частоте среза f_ср и поместить их в отчет (рис.12). Дать пояснение полученным результатам;

4. С помощью измерителя частотных характеристик получить и поместить в отчет АЧХ и ФЧХ фильтра (рис.13 а,б). Дать определение понятиям АЧХ и ФЧХ;

5. По измеренной АЧХ рассчитать крутизну наклона фильтра в дб/дек. Дать объяснение полученным результатам;

6. Дать развернутый вывод к выполненной работе.

Оборудование:

Таблица 1

Условное обозначение	Наименование
	Операционный усилитель
	Заземление
	Резистор (R₁, R₂, R₃).
	Конденсатор (С)
	Функциональный генератор (источник входного сигнала Е_вх)
	Измеритель частотных характеристик (плоттер Боде)
	Двухлучевой осциллограф

Данные по вариантам к лабораторной работе 1.

Таблица 2

№ варианта	R₁ = R₂ _,кОм	I_н.доп,, мA	f_ср, (Гц)
1.
2.
3.		13,5
4.
5.
6.
7.
8.
9.		12,5
10.
11.		14,5
12.
13.
14.
15.

16.
17.
18.
19.
20.		13,5
21.
22.
23.
24.
25.

Рис.11. Схема для исследования работы ФВЧ

Рис.12. Осциллограмма входного Е_вх и выходного U_вых напряжений фильтра

а)

б)

Рис. 13. а) Амплитудно-частотная (АЧХ) и б) фазо-частотная (ФЧХ) характеристики фильтра

Примечание.

Для всех вариантов принять Е_вх =1В (действующее значение напряжения не путать с амплитудным).

Контрольные вопросы:

1. Что такое ФВЧ?

2. Назовите основные характеристики фильтра?

3. Что такое частота среза f_ср, как ее определить по параметрам элементов фильтра?

4. Физический смысл АЧХ и как ее построить?

5. Физический смысл ФЧХ и как ее построить?

6. Что такое крутизна наклона частотной характеристики фильтра?

Форма отчетности

1. Выполненную лабораторную работу предоставить в электронном виде или в печатном варианте.

2. В электронном виде это должен быть файл «ФВЧ».

3. Печатный вариант отчета по выполнению лабораторной работы должен содержать:

а) титульный лист;

б) постановку задачи;

в) выполненное задание.

Список литературы

1. Кривин В.В. Электротехника и электроника: курс лекций. Волгодонск, 2008.- 102с.

3. П.Хоровиц, У.Хилл Искусство схемотехники. В двух томах. М.:-Мир, 1983.-С. 598

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Тема: Активный полосовой фильтр Баттерворта.

Цель работы: Изучить методы построения, расчета и анализа работы схемы активного полосового фильтра на базе ОУ.

Порядок выполнения и содержание работы:

1. Построить схему активного полосового фильтра и подключить измерительные приборы (рис.14). В соответствии с вариантом (таблица 2) произвести выбор и расчет элементов схемы (R₁, R₂, R₄, С₁, С₂);

2. По заданному значению резонансной частоты f_р и добротности Q рассчитать полосу пропускания В и значения нижней f_н и верхней f_в частот среза;

3. Рассчитать значение сопротивления резистора нагрузки R₃ по закону Ома, учитывая допустимое значение тока в нагрузке I_н.доп (табл. 3) и максимальное значение выходного напряжения полосового фильтра U_вых_max;

4. С помощью двухлучевого осциллографа получить осциллограммы входного и выходного напряжений на верхней f_в или нижней f_н частотах среза и поместить их в отчет (рис.15). Дать пояснение полученным результатам;

5. С помощью измерителя частотных характеристик получить и поместить в отчет АЧХ и ФЧХ полосового фильтра (рис.16 а,б). Дать определение понятиям АЧХ и ФЧХ;

6. По измеренной АЧХ рассчитать крутизну наклона фильтра в Дб/дек. Дать объяснение полученным результатам;

7. Дать развернутый вывод к выполненной работе.

Оборудование:

Таблица 1

Условное обозначение	Наименование
	Операционный усилитель
	Заземление
	Резистор (R₁, R₂, R₃).
	Конденсатор (С)
	Функциональный генератор (источник входного сигнала Е_вх)
	Измеритель частотных характеристик (плоттер Боде)
	Двухлучевой осциллограф

Данные по вариантам к лабораторной работе 1.

Таблица 2

№ варианта	Q (добротность)	I_н.доп,, мA	f_р, (Гц)
1.
2.
3.		13,5
4.
5.
6.
7.
8.
9.		12,5
10.
11.		14,5
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.		13,5
21.
22.
23.
24.
25.

Рис.14. Схема для исследования работы полосового фильтра

Рис.15. Осциллограмма входного Е_вх и выходного U_вых напряжений фильтра

а)

б)

Рис. 16. а) Амплитудно-частотная (АЧХ) и б) фазо-частотная (ФЧХ) характеристики фильтра

Примечание.

Для всех вариантов принять Е_вх =1В (действующее значение напряжения не путать с амплитудным).

Контрольные вопросы:

1. Что такое полосовой фильтр?

2. Назовите основные характеристики фильтра?

3. Что такое полоса пропускания и добротность полосового фильтра?

4. Что такое резонансная частота f_р, как ее определить по параметрам элементов фильтра?

5. Физический смысл АЧХ и как ее построить?

6. Физический смысл ФЧХ и как ее построить?

7. Что такое крутизна наклона частотной характеристики фильтра?

Форма отчетности

4. Выполненную лабораторную работу предоставить в электронном виде или в печатном варианте.

5. В электронном виде это должен быть файл «Полосовой фильтр».

6. Печатный вариант отчета по выполнению лабораторной работы должен содержать:

а) титульный лист;

б) постановку задачи;

в) выполненное задание.

Список литературы

4. Кривин В.В. Электротехника и электроника: курс лекций. Волгодонск, 2008.- 102с.

5. Хернитер М.Е. Multisim 7. Современная система компьютерного моделирования и анализа схем электронных устройств.: ДМК ПРЕСС. С. 488.

6. П.Хоровиц, У.Хилл Искусство схемотехники. В двух томах. М.:-Мир, 1983.-С. 598

Учебное издание

АКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ

Методические указания к лабораторным работам

по дисциплине «Электротехника и электроника»

для студентов специальности «Информационные системы и технологии»

дневной, вечерней и заочной форм обучения

Составители: Кривин Валерий Вольфович,

Ишигов Игорь Олегович.

Редактор Н.А. Юшко

Подписано в печать ________. Формат 60×84 1/16.

Бумага офсетная. Ризография. Усл. П. л. 2,0

Уч. – изд. л. 2,0. Тираж 50.

Южно-Российский государственный технический университет

Редакционно-издательский отдел, ЮРГТУ

Адрес ун-та: 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения,132

Волгодонский институт

Адрес ин-та: 346340, г. Волгодонск, ул. Ленина, 73/94

⇐ Предыдущая 12

Воспользуйтесь поиском по сайту: