Активный полосовой фильтр

Министерство образования Республики Беларусь

БНТУ

Приборостроительный факультет

Кафедра «Информационно-измерительная техника и технологии»

Гр. 113030

Пояснительная записка к курсовой работе

на тему: «Активный полосовой фильтр»

по дисциплине: «Схемотехника аналоговых и цифровых устройств»

Студент: Кучук Н.М.

Руководитель: Тявловский К.Л.

Минск 2002 г.

СОДЕРЖАНИЕ.

СОДЕРЖАНИЕ. 2

1.АКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ.. 7

1.1 ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ФУНКЦИИ.. 7

1.2 ЭЛЕМЕНТЫ АКТИВНЫХ ФИЛЬТРОВ.. 8

1.3 ПРЕИМУЩЕСТВА АКТИВНЫХ ФИЛЬТРОВ.. 10

1.4 НЕДОСТАТКИ АКТИВНЫХ ФИЛЬТРОВ.. 11

2. ФИЛЬТРЫ НИЖНИХ ЧАСТОТ. 14

2.1 ФИЛЬТРЫ НИЖНИХ ЧАСТОТ. 14

2.2 ФИЛЬТРЫ БАТТЕРВОРТА.. 16

2.3 ФИЛЬТРЫ НИЖНИХ ЧАСТОТ НА ИНУН.. 18

2.4 РАСЧЕТ ФИЛЬТРА НИЖНИХ ЧАСТОТ НА ИНУН.. 20

3. ФИЛЬТР ВЕРХНИХ ЧАСТОТ. 22

3.1 ОБЩИЙ СЛУЧАЙ.. 22

3.2 ФИЛЬТРЫ ВЕРХНИХ ЧАСТОТ НА ИНУН.. 24

3.3 РАСЧЕТ ФИЛЬТРА ВЕРХНИХ ЧАСТОТ НА ИНУН.. 25

4. ПОЛОСОВЫЕ ФИЛЬТРЫ.. 27

4.1 ОБЩИЙ СЛУЧАЙ.. 27

5. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ. 29

5.1 РАСЧЕТ ФНЧ ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА.. 29

5.2 РАСЧЕТ ФВЧ ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА.. 31

5.3 ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ.. 32

5.4 АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.. 34

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 37

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ. 38

ВВЕДЕНИЕ.

В курсовой работе предложено изучить, рассчитать, построить и проанализировать работу активного полосового фильтра со следующими характеристиками:

порядок фильтра – 4;

граничные частоты – 100Гц, 18кГц;

коэффициент передачи по напряжению – 1.

Изучение вопроса начнем с рассмотрения общих положений.

Фильтрация — преобразование сигналов с целью изменения соотношения между их различными частотными составляющими. Фильтры обеспечивают выделение полезной информации из смеси информационного сигнала с помехой с требуемыми показателями. Основная задача выбора типа фильтра и его расчета заключается в получении таких параметров, которые обеспечивают максимальную вероятность обнаружения информационного сигнала на фоне помех. Частотно-избирательная цепь, выполняющая обработку смеси сигнала и шума некоторым наилучшим образом, называется оптимальным фильтром. Критерием оптимальности принято считать обеспечение максимума отношения сигнал-шум. Это требование приводит к выбору такой формы частотного коэффициента передачи фильтра, которая обеспечивает максимум отношения сигнал-шум на его выходе. В задачах линейной фильтрации предполагается, что наблюдаемый реальный процесс представляет собой аддитивную смесь сигнала и помехи.

В большинстве случаев электрический фильтр представляет собой частотно-избирательное устройство. Следовательно, он пропускает сигналы определенных частот и задерживает или ослабляет сигналы других частот. Наиболее общими типами частотно-избирательных фильтров являются фильтры нижних частот (пропускают низкие частоты и задерживают высокие частоты), фильтры верхних частот (пропускают высокие частоты и задерживают низкие частоты), полосовые фильтры (пропускают полосу частот и задерживают те частоты, которые расположены выше и ниже этой полосы) и режекторные фильтры (задерживают полосу частот и пропускают частоты, расположенные выше и ниже этой полосы).

Рис. 1. Общее изображение электрического фильтра.

Более точно характеристику частотно-избирательного фильтра можно описать, рассмотрев его передаточную функцию

H(s)=U₂ (s)/U₂ (s), (1)

Величины U₁ и U₂ представляют собой соответственно входное и выходное напряжения, как показано на общем изображении фильтра на рис. 1.

Для установившейся частоты s = j w () передаточную функцию можно переписать в виде

H(jw)=çH(jw)çe^{j j ( w )} , (2)

где ïH(jw)ç¾ модуль передаточной функции или амплитудно-частотная характеристика; j(w) ¾фазо-частотная характеристика, а частота w(рад/с) связана с частотой f (Гц) соотношением w=2pf.

Диапазоны или полосы частот, в которых сигналы проходят, называются полосами пропускания и в них значение амплитудно-частотной характеристики ïH(jw)ç относительно велико, а в идеальном случае постоянно. Диапазоны частот, в которых сигналы подавляются, образуют полосы задерживания и в них значение амплитудно-частотной характеристики относительно мало, а в идеальном случае равно нулю. В качестве примера на рис. 2 штриховой линией показана амплитудно-частотная характеристика идеального фильтра нижних частот с единственной полосой пропускания 0<w<w_c и полосой задерживания w>w_c . Частота w_c между двумя этими полосами определяется как частота среза. На практике невозможно реализовать эту идеальную характеристику. Следовательно, основная проблема при конструировании фильтра заключается в приближении реализованной в лаборатории реальной характеристики с заданной степенью точности к идеальной. Вариант такой реальной характеристики показан сплошной линией на рис. 2.

Рис. 2. Идеальная и реальная АЧХ фильтра нижних частот.

В практическом случае полосы пропускания и задерживания четко не разграничены и

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать