Лабораторно-практическая работа №20 Активные фильтры

ЦЕЛИ РАБОТЫ

1. Изучить особенности работы фильтра Саллена и Кея на ОУ.

2. Построить ЛАЧХ фильтра для диапазона звуковых частот, для различных значений коэффициента усиления.

3. Сделать выводы о применимости исследованного фильтра.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Активными называются электрические фильтры, преобразующие спектр входного сигнала при помощи внешнего (в случае с ОУ необходимо наличие двух источников) источника напряжения.

Применение ОУ позволяет реализовать ЛАЧХ RLC-цепи, имеющей большую скорость спада в области частоты среза, нежели это способна обеспечить RC-цепь. Такое решение позволяет применять данный фильтр на низких частотах, на которых нецелесообразно применять индуктивности.

Для исследуемого фильтра Саллена и Кея полоса пропускания может быть более или менее плоской, в зависимости от коэффициента усиления схемы, который не может превышать 3. При этом максимально плоской ЛАЧХ соответствует K = 1,6. Такой фильтр носит название фильтра Баттерворта и применяется в том случае, когда к полосе пропускания фильтра предъявляются соответствующие требования. Однако использование фильтров с другими величинами K также может быть оправдано, поскольку неравномерность ЛАЧХ в области полосы пропускания позволяет существенно усилить некоторую часть спектра по амплитуде, что может быть полезным в ряде случаев.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. Собрать схему фильтра Саллена и Кея (рис. 20.1) и произвести измерения ЛАЧХ при различных значениях коэффициента усиления.

2. Результаты измерений занести в табл. 20.1.

3. Построить ЛАЧХ фильтра на одной системе координат, в логарифмическом масштабе.

Рис. 20.1 Схема для снятия ЛАЧХ фильтра Саллена и Кея

Табл. 20.1 Данные для построения ЛАЧХ при различных значениях коэффициента усиления
при R2 = 27 кОм
f, гц	30	50	300	103	2∙103	5∙103	20∙103
UВХ, B
UВЫХ, B
К, дБ
при KU = R2 =51 кОм
f, гц	30	50	300	103	2∙103	5∙103	20∙103
UВХ, B
UВЫХ, B
К, дБ
при R2 = 75 кОм
f, гц	30	50	300	103	2∙103	5∙103	20∙103
UВХ, B
UВЫХ, B
К, дБ

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Исследованная схема активного фильтра.

2. Измеренные ЛАЧХ.

3. Выводы по работе.

ВЫВОДЫ

1. Применение ОУ позволяет реализовать ЛАЧХ LC-фильтра без применения катушки индуктивности, использование которой нецелеообразно на низких частотах.

2. Недостатком исследованного фильтра является необходимость в двуполярном источнике напряжения. При невозможности реализовать двуполярное питание следует использовать активные фильтры на транзисторах.