Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

___________________________

С. Н. Чижма, Р. И. Газизов, А. С. Онуфриев

Проектирование активных фильтров

на операционных усилителях

Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве

методических указаний к курсовому проектированию по дисциплине «Электротехника и электроника» и «Схемотехника ЭВМ»

Омск 2013

УДК 621.375(075.8)

ББК 32.849-046 я73

Ч-59

Проектирование активных фильтров на операционных усилителях: Методические указания к курсовому проектированию / С. Н. Чижма, Р. И. Газизов, А. С. Онуфриев; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2013. 34 с.

В указаниях излагается методика построения активных фильтров на операционных усилителях, причем фильтр сколь угодно большого порядка реализуется как каскадное включение звеньев первого и второго порядка. Наиболее подробно рассмотрены методы реализации фильтров нижних частот, затем показан переход от этих фильтров как базовых структур к фильтрам высоких частот. В конце указаний приведены справочные таблицы, позволяющие реализовать фильтры с заданными амплитудно-частотными характеристиками.

Предназначены для студентов дневной и заочной форм обучения по направлениям 220100 – «Управление в технических системах», 221000 – «Мехатроника и робототехника», 230100 – «Информатика и вычислительная техника», 23040 – «Информационные системы и технологии».

Библиогр.: 4 назв. Табл. 1. Рис. 13. Прил. 2.

Рецензенты: канд. техн. наук, доцент  А. А. Руппель

___________________________

© Омский гос. университет

путей сообщения, 2013

Оглавление

ОГЛАВЛЕНИЕ 2

ВВЕДЕНИЕ 5

1.  ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ 5

2.  ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АФ 6

2.1. Назначение и классификация АФ 6

2.2. Передаточная характеристика АФ 7

2.2.1. Полюс и частотная характеристика АФ на переходном участке 9

2.3. Этапы проектирования АФ 9

2.3.1. Решение задачи аппроксимации 10

2.3.2. Выбор минимального порядка фильтров 13

2.3.3. Элементы активных фильтров 16

2.3.4. Порядок расчета элементов схем фильтров 17

3.  ПРОЕКТИРОВАНИЕ  АФ  НИЖНИХ  ЧАСТОТ 17

3.1. Схемная реализация ФНЧ Баттерворта и Чебышева 17

3.1.1. ФНЧ 2-го порядка с многопетлевой обратной связью 18

3.1.2. ФНЧ 2-го порядка на ИНУН 19

3.1.3. Примеры расчетов 21

3.2. ФНЧ 1-го порядка 22

4.  ПРОЕКТИРОВАНИЕ  АФ  ВЕРХНИХ  ЧАСТОТ 23

4.1. Общие положения 23

4.2. Преобразование ФНЧ в ФВЧ 23

4.3. ФВЧ 1-го порядка 24

4.4. ФВЧ 2-го порядка 25

4.4.1. ФВЧ с МОС 25

4.4.2. ФВЧ на ИНУН 26

4.5. Расчет и настройка ФВЧ 26

Библиографический список 28

Приложение 1 29

Приложение 2 31

Учебное издание 33

Введение 5

1. Требования к содержанию и оформлению курсовых проектов 5

2. Общие положения методики проектирования АФ 6

2.1. Назначение и классификация АФ 6

2.2. Передаточная характеристика АФ 7

2.2.1. Полюс и частотная характеристика АФ на переходном участке 9

2.3. Этапы проектирования АФ 10

2.3.1. Решение задачи аппроксимации 10

2.3.2. Выбор минимального порядка фильтров 13

2.3.3. Элементы активных фильтров 16

2.3.4. Порядок расчета элементов схем фильтров 17

3. Проектирование АФ нижних частот 18

3.1. Схемная реализация ФНЧ Баттерворта и Чебышева 18

3.1.1. ФНЧ 2-го порядка с многопетлевой обратной связью 18

3.1.2. ФНЧ 2-го порядка на ИНУН 20

3.1.3. Примеры расчетов 21

3.2. ФНЧ 1-го порядка 22

4. Проектирование АФ верхних частот 23

4.1. Общие положения 23

4.2. Преобразование ФНЧ в ФВЧ 24

4.3. ФВЧ 1-го порядка 25

4.4. ФВЧ 2-го порядка 25

4.4.1. ФВЧ с МОС 25

4.4.2. ФВЧ на ИНУН 26

4.5. Расчет и настройка ФВЧ 27

Библиографический список 29

Приложение 1 30

Приложение 2 32

Введение

Методические указания «Проектирование активных фильтров на операционных усилителях» предназначены для оказания помощи при изучении одного из разделов курса «Электротехника и электроника» – «Избирательные усилители и фильтры».

В ходе выполнения курсового проекта, студент на основе теоретических знаний, полученных в результате изучения курса, должен грамотно проанализировать одно из предложенных устройств, разработать функциональную и принципиальную схемы, рассчитать основные элементы и характеристики схемы, провести макетирование и экспериментальные исследования устройства, а также разработать конструкцию проектируемого узла по заданным параметрам: коэффициенту передачи фильтра k, граничной частоте f_в, ширине переходной полосы Δf, a₁ – затуханию в полосе пропускания и a₂ – затуханию в полосе задерживания.