0. Контрольные вопросы

1. Как влияет коэффициент усиления в прямой цепи системы на качество переходного процесса?

2. К чему приводит увеличение ёмкости конденсатора на входе корректирующего звена?

3. Как влияет увеличение сигнала с ТГ на вид переходного процесса?

4. Объясните влияние корректирующих звеньев на вид переходного процесса с помощью логарифмических амплитудных и частотных характеристик.

Список литературы

Руководство по проектированию систем автоматического управления/ В.А.Басекерский, В.Ф.Власов, В.Н.Гомзин и др. – М.: Высш. шк., 1983.

Лабораторная работа №5

АКТИВНЫЙ ФИЛЬТР

0. Цель работы

Целью работы является ознакомление с принципом построения активных фильтров на операционных усилителях (ОУ), расчётом, составлением схемы и настройкой.

0. Описание исследуемого объекта

Активные RC-фильтры широко применяются в схемах систем автоматического управления непосредственно в качестве фильтров для выделения полезного сигнала среди мешающих воздействий, а также в качестве корректирующих цепей.

Применение пассивных RC цепей совместно с активным элементом позволяет создать требуемый вид частотных характеристик без использования индуктивностей, которые являются наиболее габаритными элементами.

Промышленное изготовление ОУ в микромодульном и интегральном исполнениях позволяет наиболее просто осуществлять синтез малогабаритных фильтров.

В данной работе по указанию преподавателя предлагается синтезировать активный фильтр, рассчитать пассивные элементы фильтра, собрать и настроить схему, снять амплитудно-частотную характеристику. Путём сопоставления результатов расчёта и эксперимента убедиться в совпадении результатов.

Реализация активных фильтров на ОУ выполняется с однопетлевой или многопетлевой обратной связью.

Активный фильтр с одноконтурной обратной связью на ОУ выполняется по схеме, приведённой на рис.5.1, где А – четырёхполюсник в прямой цепи усилителя; В – четырёхполюсник в цепи обратной связи. Используя принцип “Мнимой земли”, т.е. считая, что разность потенциалов между точками 1 и 2 пренебрежимо мала и, следовательно, потенциал входа 1 равен потенциалу земли, можно записать передаточную функцию активного фильтра в виде

,

где - проходная проводимость четырёхполюсника А;

- то же четырёхполюсника В.

Таким образом, реализация заданных функций цепи активным фильтром на ОУ с одноконтурной обратной связью сводится к задаче синтеза элементов пассивных цепей.

1

2

У_А

У_В

Е₁

Е₂

Рис.5.1

Основная особенность построения активных RC цепей с многоконтурной обратной связью состоит в использовании нескольких пассивных двухполюсных элементов, включенных в цепи обратных связей операционного усилителя. Схемы включения и расчёт активных фильтров приведены на рис. 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7.

0. Порядок проведения работы

1. По заданным преподавателем параметрам активного фильтра рассчитать элементы пассивных четырёхполюсников А и В, пользуясь таблицами активных фильтров и указаниями для расчёта.

2. Подобрать элементы пассивных четырёхполюсников А, В и собрать схему.

3. Подключить приборы к схеме (звуковой генератор ЗГ и осциллограф), опробовать работу схемы, включив питание, для чего установить частоту на ЗГ в рабочей полосе фильтра и амплитуду сигнала так, чтобы входной сигнал не ограничивался. Изменяя частоту ЗГ, убедиться (качественно) в работе фильтра.

4. Снять амплитудно-частотную характеристику фильтра в относительных единицах, приняв за единицу максимальное значение АЧХ.

В качестве измерительного устройства использовать осциллограф, установив коэффициент усиления осциллографа, соответствующий отклонению луча (удобного для замеров) при частоте, соответствующей максимальному значению АЧХ.

Изменяя частоту, снять АЧХ.