5.2 Полосно-заграждающие фильтры на инун

Схема на ИНУН, изображенная на рис. 11, реализует передаточную функцию полосно-заграждающего фильтра второго порядка , где (32)

(33)

при условии, что

1/R₃=1/R₁+1/R₂. (34)

Рис. 11. Схема полосно-заграждающего фильтра на ИНУН

Из первых двух соотношений в (33) следует, что коэффициент усиления фильт­ра K =1, а  = . Следовательно, эта схема предназначена только для фильтров второго порядка или звеньев, получаемых из звена нижних час­тот первого порядка.

Решая эти уравнения относительно зна­чений сопротивлений при замене парамет­ров , ,  и  из

, (35)

получаем

(36)

где C₁ имеет произвольное значение. Опре­деляемый уравнением

, (37) случай полу­чается при подстановке С = 1. Можно вы­брать значение емкости C₁ (предпочтитель­но близкое к 10/f₀ мкФ), а затем опреде­лить сопротивления.

Определенным преимуществом схемы на ИНУН является минимальное число эле­ментов и неинвертирующий коэффициент усиления. Для Q>10 получается нежела­тельный разброс значений элементов. Сле­довательно, для обеспечения хороших ра­бочих характеристик значение Q должно быть меньше или равно 10. Недостатком этой схемы является ограничение на коэф­фициент усиления, который равен 1.

6. Оборудование рабочего места

При выполнении лабораторной работы используется следующее оборудование:

1. Лабораторная установка по курсу «Теория линейных электрических цепей», рис.11;

Рис. 11. Лабораторная установка «Теория линейных электрических цепей»

2. Осциллограф «GOS-620», рис. 12;

Рис. 12. Осциллограф «GOS-620»

3. генератор НЧ, два вольтметра, рис. 13.

Рис.13. Генератор НЧ и два вольтметра.

На лабораторной установке имеются операционный усилитель (ОУ) и линейные RC-элементы, необходимые для сборки схем активных усилителей.

7. Порядок выполнения работы

1. На лабораторной установке собрать схемы четырех типов активных фильтров, принципиальные и блок-схемы которых, вместе с таблицами номиналов элементов, представлены ниже.

2. Активный фильтр нижних частот, блок-схема сборки, которого, показана на рис. 14, а принципиальная схема показана на рис. 15. Номиналами элементов записаны в таблице 1.

Рис.14. Блок-схема фильтра нижних частот.

Рис. 15. Принципиальная схема активного фильтра нижних частот Саллена-Кея

Таблица 1 – Используемые элементы

Резисторы	кОм	Конденсаторы	нФ
R1, R2	5	C1	100
		C2	50

2.1 Включить все приборы лабораторной установки, осциллограф и генератор с вольтметрами.

2.2 На вход фильтра(клемма R1) напряжение подаётся с генератора. Выставить на генераторе регулятором «Uвых» напряжение в 1В(U1), значение которого будет отображаться на дисплее «вольтметра1»

2.3 Кнопочный переключатель частоты включить на диапазон 0,2-1 кГц

2.4 Две ручки «Частота»: «Грубо» и «Точно» выкрутить влево до упора.

2.5 Снимите амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) и запишите зависимость в Таблицу 2.

Таблица 2

Log, ν
ν, Гц
U2, B

Для того чтобы снять АЧХ требуется: с помощью двух ручек «Частота»: «Грубо», «точно» и кнопочного переключателя диапазонов задавать последовательно значения частот:316Гц, 560Гц, 1000 Гц, 1800Гц, 3160 Гц, 5600 Гц, 10000Гц, записать в Таблицу 2 значения напряжения на выходе фильтра U2 (c помощью «вольтметра 2»), соответствующие каждой частоте.

2.6 По полученным результатам построить график АЧХ и сравнить его с теоретическим, изображенным в главе 2.1.

3. Активный фильтр верхних частот, блок-схема сборки, которого, показана на рис. 16, а принципиальная схема показана на рис. 17. Номиналами элементов записаны в таблице 3

Рис.16. Блок-схема фильтра верхних частот.

Рис. 17. Принципиальная схема активного фильтра верхних частот Саллена-Кея

Таблица 3 – Используемые элементы

Резисторы	кОм	Конденсаторы	нФ
R1, R2	10	C1, С2	100

3.1 Включить все приборы лабораторной установки, осциллограф и генератор с вольтметрами.

3.2 На вход фильтра(клемма C1) напряжение подаётся с генератора. Выставить на генераторе регулятором «Uвых» напряжение в 1В(U1), значение которого будет отображаться на дисплее «вольтметра1»

3.3 Кнопочный переключатель частоты включить на диапазон 0,2-1 кГц

3.4 Две ручки «Частота»: «Грубо» и «Точно» выкрутить влево до упора.

3.5 Снимите амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) и запишите зависимость в Таблицу 2.

Для того чтобы снять АЧХ требуется: с помощью двух ручек «Частота»: «Грубо», «точно» и кнопочного переключателя диапазонов задавать последовательно значения частот:316Гц, 560Гц, 1000 Гц, 1800Гц, 3160 Гц, 5600 Гц, 10000Гц, записать в Таблицу 2 значения напряжения на выходе фильтра U2 (c помощью «вольтметра 2»), соответствующие каждой частоте.

3.6 По полученным результатам построить график АЧХ и сравнить его с теоретическим, изображенным в главе 3.1.

3. Активный полосно-пропускающий фильтр, блок-схема сборки, которого, показана на рис. 18, а принципиальная схема показана на рис. 19. Номиналами элементов записаны в таблице 4.

Рис.16. Блок-схема активного полосно-пропускающего фильтра

Рис. 17. Принципиальная схема активного полосно-пропускающего фильтра

Таблица 4 – Используемые элементы

Резисторы	кОм	Конденсаторы	нФ
R1, R5	10	C1	50
R2, R3	5	С2	100
R4	20

3.1 Включить все приборы лабораторной установки, осциллограф и генератор с вольтметрами.

3.2 На вход фильтра(клемма R1) напряжение подаётся с генератора. Выставить на генераторе регулятором «Uвых» напряжение в 1В(U1), значение которого будет отображаться на дисплее «вольтметра1»

3.3 Кнопочный переключатель частоты включить на диапазон 0,2-1 кГц

3.4 Две ручки «Частота»: «Грубо» и «Точно» выкрутить влево до упора.

3.5 Снимите амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) и запишите зависимость в Таблицу 2.

Для того чтобы снять АЧХ требуется: с помощью двух ручек «Частота»: «Грубо», «точно» и кнопочного переключателя диапазонов задавать последовательно значения частот:316Гц, 560Гц, 1000 Гц, 1800Гц, 3160 Гц, 5600 Гц, 10000Гц, записать в Таблицу 2 значения напряжения на выходе фильтра U2 (c помощью «вольтметра 2»), соответствующие каждой частоте.

3.6 По полученным результатам построить график АЧХ и сравнить его с теоретическим, изображенным в главе 4.1.

4. Активный полосно-заграждающий фильтр, блок-схема сборки, которого, показана на рис. 20, а принципиальная схема показана на рис. 21. Номиналами элементов записаны в таблице 5.

Рис.16. Блок-схема активного полосно-заграждающего фильтра

Рис. 17. Принципиальная схема активного полосно-заграждающего фильтра

Таблица 4 – Используемые элементы

Резисторы		кОм	Конденсаторы		нФ
R1, R2		1	C1, C2		50
R3		0,5
R4		10
R5	50

4.1 Включить все приборы лабораторной установки, осциллограф и генератор с вольтметрами.

4.2 На вход фильтра(клемма C1|R1) напряжение подаётся с генератора. Выставить на генераторе регулятором «Uвых» напряжение в 1В(U1), значение которого будет отображаться на дисплее «вольтметра1»

4.3 Кнопочный переключатель частоты включить на диапазон 0,2-1 кГц

4.4 Две ручки «Частота»: «Грубо» и «Точно» выкрутить влево до упора.

4.5 Снимите амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) и запишите зависимость в Таблицу 2.

Для того чтобы снять АЧХ требуется: с помощью двух ручек «Частота»: «Грубо», «точно» и кнопочного переключателя диапазонов задавать последовательно значения частот:316Гц, 560Гц, 1000 Гц, 1800Гц, 3160 Гц, 5600 Гц, 10000Гц, записать в Таблицу 2 значения напряжения на выходе фильтра U2 (c помощью «вольтметра 2»), соответствующие каждой частоте.

4.6 По полученным результатам построить график АЧХ и сравнить его с теоретическим, изображенным в главе 5.1.