TETs_Sobolev
.pdf
340 |
Г л а в а 8 |
Рис. 8.47. Зависимости, полученные по заданию в п. 8.2.6.4
Рис. 8.48. Зависимости, полученные по заданию в п. 8.2.6.5
Частотная фильтрация электрических сигналов |
341 |
Рис. 8.49. Зависимости, полученные по заданию в п. 8.2.6.6
Рис. 8.50. Зависимости, полученные по заданию в п. 8.2.6.7
342 |
Г л а в а 8 |
Рис. 8.51. Зависимости, полученные по заданию в п. 8.2.6.8
Рис. 8.52. Зависимости, полученные по заданию в п. 8.2.6.9
Частотная фильтрация электрических сигналов |
343 |
Рис. 8.53. Зависимости, полученные по заданию в п. 8.2.6.10
8.3. Исследование идеальных и реальных полосовых фильтров
8.3.1. Цели изучения
1.Проверка работоспособности рассчитанных ранее полосовых фильтров.
2.Изучение связи АЧХ и ФЧХ полосовых фильтров, а также влияния указанных характеристик на вид импульсных характеристик
ина время запаздывания передаваемого сигнала.
3.Исследование влияния отклонения параметров элементов от их расчётных значений на частотные характеристики идеальных фильтров.
4.Исследование влияния паразитных параметров на частотные характеристики реальных фильтров.
8.3.2. Основные теоретические положения
8.3.2.1.В работоспособности рассчитанных фильтров нетрудно убедиться, сравнив спектры тестовых сигналов на входах и выходах математических моделей, создаваемых системой Micro-Cap по схемам, конструируемым на рабочем поле редактора.
8.3.2.2.Помимо желаемого эффекта частотные фильтры вносят общую задержку передаваемого сигнала и временные´ сдвиги его отдельных гармонических составляющих относительно друг друга. Последнее объясняется неравномерностью ФЧХ в полосе пропускания. Время запаздывания каждой гармонической составляющей опреде-
Частотная фильтрация электрических сигналов |
345 |
и катушки индуктивности. Паразитные параметры отмечены на них индексом «о». Наибольшее негативное влияние на частотные характеристики фильтров оказывает наличие резистивных сопротивления катушек индуктивности Rо. Наличие этих сопротивлений снижает добротность колебательных контуров в каждом звене фильтра. Это деформирует графики Hр(!) и Aр(!). Степень деформации можно оценить по разности ∆Aр(!) характеристик реального и идеального фильтров.
8.3.3. Задание для предварительного расчёта
8.3.3.1. Записать выражения двух ЭДС:
e1(t) = 2(sin |
!1t + sin !2t + sin !3t); |
(8:25) |
e2(t) = 2(sin |
!4t + sin !5t + sin !6t) |
(8:26) |
при f1 = 5 кГц, f2 = 10 кГц, f3 = 20 кГц, f4 = 6 кГц, f5 = 10 кГц и f6 = 15 кГц в формате ввода в поле VALUE окна NFV.
8.3.3.2. Рассчитать значения реальных параметров элементов фильтра при их отклонении на = +5, +10, 5 и 10 % от представленных в первой строке табл. 8.14 номинальных значений умножением последних на значения коэффициента p, указанные в третьем столбце таблицы. Результаты занести в ту же таблицу.
Таблица 8.14
№ |
Отклонение от |
Коэффи- |
C1; C3, нФ |
L1; L3, мГн |
C2, нФ |
L2, мГн |
строки |
номинала , % |
циент p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
118,2 |
2,139 |
10,06 |
25,13 |
2 |
+5 |
1,05 |
|
|
|
|
3 |
+10 |
1,10 |
|
|
|
|
4 |
–5 |
0,95 |
– |
– |
|
|
5 |
–10 |
9,90 |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.3.4. Вопросы для самопроверки
1.С какой точностью следует рассчитывать параметры элементов частотных фильтров?
2.Чем определяется время запаздывания сигнала, проходящего через частотный фильтр?
3.Как влияет неравномерность ФЧХ на искажение передаваемого сигнала?
4.Что такое чувствительность фильтра к изменению параметров его отдельных элементов? Как её количественно определить и в каких единицах она выражается?
5.Как определить искажения характеристик Hр(!) и Aр(!), вносимые резистивными сопротивлениями индуктивных элементов?
346 |
Г л а в а 8 |
8.3.5. Задание для самостоятельного выполнения экспериментов на персональном компьютере
8.3.5.1.Убедиться в работоспособности рассчитанных ранее полосовых фильтров Баттерворта, сравнив спектральные, а также временные´ представления сложных сигналов на входах и выходах упомянутых фильтров.
8.3.5.2.На примере полосовых фильтров Баттерворта выяснить влияние расширения полосы пропускания, а также её сдвига вдоль оси частот на форму графика ФЧХ, на групповое время запаздывания и на вид импульсной характеристики.
8.3.5.3.Выяснить отличие ФЧХ полосового фильтра Чебышёва от ФЧХ полосового фильтра Баттерворта при одинаковых требованиях, предъявляемых к рабочим параметрам.
8.3.5.4.Получить количественные оценки чувствительности фильтра верхних частот Чебышёва к изменению одной из индуктивностей на двух характерных частотах: fп и fз.
8.3.5.5.На примере идеального полосового фильтра Чебышёва выяснить влияние одинакового относительного отклонения параметров всех элементов от их расчётных значений, а также влияние хаотического разброса отклонений на форму графиков рабочей АЧХ и частотной характеристики рабочего ослабления.
8.3.5.6.На примере реальных полосовых фильтров Баттерворта
иЧебышёва выяснить влияние паразитных параметров Rоi на форму графиков рабочей АЧХ и частотной характеристики рабочего ослабления.
8.3.6. Порядок выполнения экспериментов
8.3.6.1.Сконструировать на рабочем поле редактора две представленные на рис. 8.56 схемы ПФ Баттерворта с полосами пропускания 8...12,5 и 17,7...22,7 кГц (подробнее см. строки 1 и 2 табл. 8.11 после её заполнения в процессе предварительного расчёта к предыдущей работе). ЭДС обоих источников задать в соответствии с выражением (8.25). Получить в режиме Transient и занести в отчёт график амплитудного спектра ЭДС одного из источников и графики амплитудных спектров сигналов на выходах ПФ.
8.3.6.2.Получить в режиме Transient и занести в отчёт графики временных´ зависимостей ЭДС одного из источников и сигналов на выходах обоих ПФ.
8.3.6.3.Повторить эксперимент, описанный в п. 8.3.6.1, со схемами полосовых фильтров Баттерворта, представленными на рис. 8.57,
сполосами пропускания 8...12,5 кГц и 5,56...18 кГц (см. строки 1 и 4 табл. 8.11), задав ЭДС обоих источников в соответствии с выражением (8.26).
