Рисунок 11 – Частотная характеристика безындуктивного режекторного фильтра
Добротность фильтра = = следует повысить путем уменьшения величины сопротивления R. Это можно также осуществить путем замены модели последовательной RL-цепи с одним повторителем на модель с двумя повторителями напряжения.
R1 можно выбрать малым, а значение эквивалентной индуктивности сохранить прежним, подобрав значение R2 в соответствии с формулой:
= 1 ∙ 2 ∙ .
11
Рисунок 12 – Схема режекторного фильтра с перестройкой частоты режекции с помощью одновременного изменения номиналов резисторов R1…R4
Рисунок 13 – Перестройка частоты режекции режекторного фильтра с помощью одновременного изменения номиналов резисторов R1… R4 от 1,25 до 30 кОм
12
Из графика АЧХ (рис. 13) можно заметить, что при увеличении сопротивлений R1…R4 добротность режекторного фильтра уменьшается. Это следует из того, что ширина полосы фильтра на уровне –3 дБ при увеличении сопротивлений R1…R4 также увеличивается. Увеличение значений сопротивлений R1…R4 дополнительно приводит к снижению частоты режекции, что также приводит к снижению величины добротности.
13
5. Режекторный RC-фильтр на основе T-моста
Рисунок 14 – Пассивная RС-цепь, обладающая слабыми режекторными свойствами
Центральная частота подавления этих фильтров рассчитывается по
формуле: = |
|
1 |
при 1 = 2 = , 1 = 2 = . |
|
||||
|
|
|
||||||
|
0 |
|
2 ∙ ∙ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
= |
1 |
|
|
, пусть = 1 кОм, тогда = |
1 |
|
= 3,18 мкФ |
|
|
|
|
|
|||||
2 ∙ |
∙ |
2 ∙ 50 ∙ 1000 |
||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
Этот фильтр дает величину подавления сигнала 2/3 на резонансной частоте
Рисунок 15 – Активный RC режекторный фильтр на основе Т-моста
14
Рисунок 16.1 – Частотные характеристики активного режекторного фильтра (вверху) и Т-моста (внизу)
Рисунок 16.2 – Частотные характеристики активного режекторного фильтра (вверху) и Т-моста (внизу)
15
6.Исследование возможностей повышения величины добротности режекторных RC-фильтров
Рисунок 17 – Схема активного режекторного фильтра на основе Т-моста (ОУ
OP_07)
Далее необходимо получить АЧХ и ФЧХ схемы на рис. 17 при различных положениях движка потенциометра X3. Для этого необходимо изменять параметр «PERCENT» (процент) потенциометра X3. Провести измерения для значений 0, 30, 50, 70, 80, 90, 95, 98. Определить величину добротности. Построить график зависимости добротности от положения движка потенциометра X3. По полученному графику определить, в каком положении должен находиться движок потенциометра X3, чтобы величина добротности режекторного фильтра была равна 5.
16
Рисунок 18 – АЧХ и ФЧХ активного режекторного фильтра на основе Т- моста с регулируемой добротностью
При различных положениях движка потенциометра = 0 :
500 = 149.6 = 0.33
5030 = 104.7 = 0.48
5050 = 74 = 0.68
5070 = 44.9 = 1.11
5080 = 29.9 = 1.67
5090 = 14.9 = 3.34
5095 = 7.5 = 6.6
5098 = 3 = 16.67
17
Рисунок 19 – График зависимости добротности от положения движка потенциометра Х3
Предположив по графику зависимости добротности от % на потенциометре, что в районе 80-100% добротность может достигнуть 5,
начали постепенно сокращать границы, придя таким образом к нужному результату.
При 94% установим параметр Go to Y = −10.5 :
50= 55,065 − 44,924 = 4,930
что довольно близко к заданному параметру = 5
18
Выводы
Рассматривая замену последовательной LRC-цепи моделью индуктивности заметим, что при ω = 0 общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений R1 и R2, а при ω = ∞ эквивалентное сопротивление равно ∞. Это можно объяснить выравниванием потенциалов на выводах резистора R1, из-за чего ток через резистор R1 не проходит, а следовательно, не проходит и через резистор R2, стоящий с ним в последовательной цепи.
При анализе частотной характеристики безындуктивного режекторного фильтра пришли к выводу, что добротность фильтра следует повысить путем уменьшения величины сопротивления R. Это можно также осуществить путем замены модели последовательной RL-цепи с одним повторителем на модель с двумя повторителями напряжения.
Также была смоделирована схема режекторного фильтра с перестройкой частоты режекции с помощью одновременного изменения номиналов резисторов R1…R4. Из графика АЧХ можно заметить, что при увеличении сопротивлений R1…R4 добротность режекторного фильтра уменьшается. Это следует из того, что ширина полосы фильтра на уровне –3 дБ при увеличении сопротивлений R1…R4 также увеличивается. Увеличение значений сопротивлений R1…R4 дополнительно приводит к снижению частоты режекции, что также приводит к снижению величины добротности.
В работе была рассмотрена схема активного режекторного фильтра на основе T-моста с регулируемой добротностью. Данная схема повышения величины коэффициента добротности обеспечивает возможность его оперативной регулировки для неинвертирующих симметричных режекторных фильтров второго порядка. Она позволяет исключить реактивный элемент
(индуктивность). При использовании дополнительной обратной связи,
снимается проблема зависимости коэффициента передачи фильтра от величины коэффициента добротности, за счет введения дополнительного регулировочного элемента X3.
19