8.7.4 Активные RC-фильтры
Анализ фильтра низких частот
Активные фильтры
Сложность современных объектов, содержащих сотни тысяч, а порой и миллионы компонентов, делает их проектирование традиционными ручными методами с обязательным изготовлением макета практически невозможным. Именно по этой причине резко возрос интерес разработчиков электронной аппаратуры к автоматизированным системам проектирования САПР и входящим в их состав подсистемам моделирования. Математическое моделирование устройств промышленной электроники проводится как альтернатива физическому моделированию с целью уменьшения производственных затрат, либо с целью оптимизации параметров разработанных схем. Задача оптимизации параметров, как правило, отличается большой сложностью и требует для своего решения значительных затрат машинного времени. Поэтому эффективность разрабатываемых программ имеет существенное значение и определяется выбором математической модели устройства, а также методов её анализа и оптимизации. В последние годы даже самые консервативно настроенные разработчики аппаратуры вынуждены пересмотреть свое критическое отношение к САПР, обнаружив в них весьма мощные и эффективные инструментальные средства. Особенно привлекательной выглядит возможность, наконец-то, заменить действующий макет имитационной моделью, а натурные эксперименты - модельными. Раньше их останавливала недостаточная достоверность имитационных экспериментов, но теперь, кажется, с этим все в порядке. САПР умеют сейчас очень многое. Они позволяют проверять не только правильность работы проектируемого устройства, но и выяснять его основные характеристики, начиная с самых первых шагов, когда прорабатываются только архитектурные решения будущего проекта. В данной работе предлагается исследовать характеристики фильтра низких частот, принципиальная схема которого представлена в приложении А. Данная схема является активным фильтром низких частот на основе операционного усилителя ОУ. В электрических, радиотехнических и телемеханических установках часто решается задача: Сигналы заданной полосы выделяют при помощи частотных электрических фильтров. К частотным электрическим фильтрам различной аппаратуры предъявляются разные, порой противоречивые требования. В одной области частот, которая называется полосой пропускания, сигналы не должны ослабляться, а в другой, называемой полосой задерживания, ослабление сигналов не должно быть меньше определенного значения. Фильтр считают идеальным, если в полосе пропускания отсутствует ослабление сигналов и фазо-частотная характеристика линейна нет искажения формы сигналов , а вне полосы пропускания сигналы на выходе фильтра отсутствуют. Так как добиться идеального разделения полосы пропускания и полосы задерживания сигнала невозможно, говорят об области спада характеристики фильтра. Исследуемая схема относится к активным RC-фильтрам. Активными RC-фильтрами называют схемы, обладающие способностью изменять спектр сигнала и построенные с применением только резисторов, конденсаторов и усилительных активных элементов, при этом индуктивности, широко используемые в обычных электрических RLC-фильтрах, имитируются с помощью активных RC-схем, моделирующих индуктивный тип проводимости. В зависимости от диапазона частот, относящихся к полосе пропускания, различают низкочастотные, высокочастотные, полосовые, полосно-подавляющие, избирательные селективные и заграждающие режекторные фильтры. Свойства линейных фильтров могут быть описаны передаточной функцией, которая равна отношению изображений по Лапласу выходного и входного сигналов фильтра. Фильтр низких частот - это частотно-чувствительная схема, которая пропускает некоторый диапазон частот до определенной частоты. Основной характеристикой фильтров и, в частности, фильтров низких частот, является амплитудно-частотная характеристика АЧХ или ЛАЧХ - логарифмическая амплитудно-частотная характеристика. Наряду с ЛАЧХ или АЧХ фильтра почти всегда приходится исследовать его фазо-частотную характеристику, а во многих случаях - и переходную характеристику при импульсных воздействиях. Задачи математического моделирования подразумевают формирование схемы замещения исходной схемы, которая содержала бы только базовые двухполюсники, для которых известны зависимости параметров электрического тока. Для того, чтобы составить схему замещения электронной схемы, нужно объединить в одну систему схемы замещения каждого из элементов исходной схемы. В нашем случае базовым двухполюсником не является только операционный усилитель УД7. Рассмотрим принципы формирования схемы замещения операционного усилителя ОУ. Схема замещения операционного усилителя представляет собой схему, содержащую базовые двухполюсники и отражающую следующие свойства реального ОУ:. Схема замещения строится по блочному принципу. На рисунке 2 представлена ее обобщенная структура. В зависимости от того, для исследования каких свойств предназначена схема замещения ОУ, применяются несколько усилительных блоков. Линеаризованная динамическая модель ОУ применяется для исследования частотных характеристик. В общем виде схему замещения ОУ для этого случая можно представить, как это показано на рисунке 3. Входное сопротивление - сопротивление одного из входов ОУ, в то время как другой вход закорочен. Это сопротивление также называют входным сопротивлением для дифференциального сигнала. Входные сопротивления для синфазного сигнала и - величина их равна отношению приращения синфазного входного напряжения к приращению среднего входного тока ОУ. Значения всех этих параметров являются справочными данными. Усилительный блок 1, состоящий из элементов J1, R1, C1, определяет один полюс и часть коэффициента усиления ОУ. Неизвестными параметрами являются S1, R1, C1. Для их определения необходимо назначить коэффициент передачи по напряжению. Также необходимо задаться одним из параметров обычно это R1. Усилительный блок 2, состоящий из элементов J2, R2, C2, моделирует второй полюс. Блок формируется аналогично усилительному блоку 1. Тогда, на основании 1. Выходной блок, состоящий из элементов J3, R3, не отражает частотных свойств, и для его определения используются следующие выражения. Нелинейная динамическая модель ОУ для малого сигнала применяется для исследования временных характеристик схемы. При больших входных сигналах и большой емкостной нагрузке p-n-переходы транзисторов ОУ не успевают перераспределять заряды в соответствии с указанными полюсами. Данное свойство моделируется в усилительном блоке 1 путем введения нелинейности в характеристику управляющего источника тока, как это показано на рисунке 4. Пусть V - скорость нарастания выходного напряжения. Если ограничить ток заряда, мы ограничим скорость заряда. Таким образом, при формировании усилительного блока 1 появляется необходимость выбора параметра. Выбор данного параметра возможен на основании выражения 1. Главная Схемы Документация Студентам Программы Поиск Top Главная Схемы Автоэлектроника Акустика Аудио Измерения Компьютеры Питание Прог. В таблице 1 указаны параметры элементов схемы. Таблица 1 - Значения номиналов элементов схемы Элемент схемы.
Электрическим фильтром называется четырехполюсник, устанавливаемый между источником питания и нагрузкой и служащий для беспрепятственного с малым затуханием пропускания токов одних частот и задержки или пропускания с большим затуханием токов других частот. Диапазон частот, пропускаемых фильтром без затухания с малым затуханием , называется полосой пропускания или полосой прозрачности; диапазон частот, пропускаемых с большим затуханием, называется полосой затухания или полосой задерживания. В качестве пассивных фильтров обычно применяются четырехполюсники на основе катушек индуктивности и конденсаторов. Различают также активные фильтры. Активными фильтрами называют частотно-избирательные электрические цепи, содержащие активные элементы. В настоящее время в качестве активных элементов широкое распространение нашли операционные усилители. Избирательные свойства таких фильтров в основном определяются выбором параметров пассивных элементов R, C , а также схемами их подключения. В связи с этим различают фильтры нижних частот, фильтры верхних частот, полосовые фильтры а в последнее время и Т-образные фильтры и режекторные заграждающие. В данной курсовой работе мы будем рассматривать активный полосовой фильтр на операционном усилителе, назначение его основных элементов и амплитудно-частотную характеристику фильтра. Обоснование состава элементов устройства и разработка принципиальной схемы Необходимо произвести детальный электрический расчет активного фильтра на операционном усилителе. Эквивалентная схема такого фильтра представлена на рисунке 1. С1 и R1 - R-C-цепочка, работающая как фильтр высоких частот; образует завал амплитудно-частотной характеристики в области нижних частот. С2 и R2 - R-C-цепочка, работающая как фильтр нижних частот; образует завал амплитудно-частотной характеристики в области верхних частот. Наличие в схеме элементов С1, R1, а также С2, R2 позволяет осуществлять избирательность по определенной частоте, т. Его присутствие не является обязательным, однако стоит отметить, что для неинвертирующего усилителя сопротивления R1 и R3 делают равными для того, чтобы уменьшить изменения выходного сигнала, вызванные изменениями входных токов первого каскада усиления операционного усилителя Ек1 и Ек2 - источники питания, создающие инвертирующий вход. Необходимость использования двух разнополярных источников - недостаток операционного усилителя. Использование инверсного входа в данном случае также является мерой борьбы с самовозбуждением автогенерацией. В этом случае усилитель обладает высокой устойчивостью к самовозбуждению, прямой вход не используют из-за склонности такого усилителя к самовозбуждению. Принципиальная схема устройства и расчет ее элементов Необходимо произвести детальный электрический расчет активного фильтра на операционном усилителе. Принципиальная схема такого фильтра представлена на рисунке 2. Определим величину сопротивления резистора R1. Сопротивление резистора R1 выбирается из условия минимального падения напряжения на нем при максимальном входном токе операционного усилителя: Организация производственных процессов в ООО ПКФ Астрахань-Телеком Научно-техническая революция сопровождается значительным ростом объема передаваемой информации и требований к качеству связи. Эти требования сводятся, прежде всего, к созданию экономичных сетей связи за счет внедрения наиболее прогрессивных систем передачи и распределения информации, которые обеспечивают повышение э Активный полосовой фильтр на операционном усилителе и его амплитудно-частотная характеристика Электрическим фильтром называется четырехполюсник, устанавливаемый между источником питания и нагрузкой и служащий для беспрепятственного с малым затуханием пропускания токов одних частот и задержки или пропускания с большим затуханием токов других частот.
Тема: Активный фильтр нижних частот каскадного типа
Как правильно форматировать флешку 64 гб
Схемы односкатных стропильных крыш
Пятиэтажные здания планы
Симс 3 исла
Шаблондля wordpressсвоими руками
1 психология как наука структура психологической науки