Лабы_Курсач_ТОР / ЛабЫ_ТОР / Задание ЛР №4

Лабораторная работа №4

Вариант 1

Тема: Фильтры верхних частот

Цель: экспериментальное исследование амплитудно-частотных характеристик однозвенного и двухзвенного фильтров верхних частот

Краткие теоретические сведенья

В радиоэлектронных устройствах широкое применение находит такой вид линейных цепей, как электрические фильтры, предназначенные для выделения (пропускания) или подавления (ослабления) сигналов с заданным спектром частот. Область частот, в которой фильтры обладают малым ослаблением (затуханием), называется полосой пропускания. Область частот, в которой фильтры существенно ослабляют сигнал, определяется как полоса заграждения.

По характеру расположения полосы пропускания и полосы заграждения различают следующие типы фильтров: фильтр нижних частот (ФНЧ), верхних частот (ФВЧ), полосовой (полосно-пропускающий) и режекторный (полосно-заграждающий).

Фильтры могут быть однозвенные (первого порядка), двухзвенные (второго порядка) и многозвенные (n-го). Чем выше порядок фильтра, тем круче его амплитудно-частотная характеристика и тем более она похожа на его идеальную характеристику. Фильтр любого порядка можно построить путем каскадного соединения фильтров первого и второго порядков.

	а)	б)	в)

Рис. 7.1. Схеми Г-обр. (а), Т-обр. (б), П-обр. (в) пасивних LC ФВЧ

Фильтр — это частотно-чувствительная схема, выходная амплитуда которой варьирует в зависимости от частоты на входе.

Фильтр верхних частот — это такой фильтр, который пропускает частоты, которые больше некоторой определенной частоты отсечки, но подавляет те частоты, которые меньше частоты отсечки. Простейшим типом ФВЧ является дифференцирующая RC-цепь, форма АЧХ (рис. 1) которой далека от идеальности (т.е. не является прямоугольной).

Рисунок 1 – АЧХ фильтра верхних частот

Ключевой характеристикой фильтра верхних частот является его частота отсечки (fco). Как видно из рис. 1, частота отсечки — это такая частота, где выходное напряжение фильтра падает до 70,7% от его максимально возможного выходного напряжения.

В фильтре верхних частот выходное напряжение имеет максимальное значение, когда входная частота с запасом превышает частоту отсечки. Когда входная частота постепенно уменьшается, выходное напряжение понижается по мере приближения к частоте отсечки. Когда достигается частота отсечки, выходное напряжение понижается до 70,7% его максимально возможного значения. Выходное напряжение продолжает убывать по мере дальнейшего уменьшения входной частоты. В ФВЧ сигналы с частотой ниже fco значительно подавляются, тогда как сигналы с частотой выше fco, пропускаются с минимальным противодействием.

Ход работы

1. Произведем расчет параметров фильтра, исходя из заданной частоты среза и волнового сопротивления.

Парные номера по списку: f₀ = 10⁶; p = 50.

Непарные: f₀ = 10⁶; p = 100.

2. Запускаем программу Multisim 10.1.

3. Собираем схему однозвенного фильтра верхних частот . Получаем на плоттере амплитудно-частотную характеристику фильтра.

4. Собираем схему двухзвенного фильтра верхних частот. Получаем на плоттере амплитудно-частотную характеристику фильтра. В двухзвенном ФВЧ АЧХ получается с более крутым фронтом. Для выравнивания АЧХ следует изменить индуктивность второй катушки. Экспериментальным путём подберём нужное значение индуктивности.

В выводах обязательно указати как влияет значение р на форму АЧХ.

Вариант 2

Тема: Дослідження роботи LC фільтрів нижніх частот

Мета: Експериментальне дослідження амплітудно-частотних характеристик одноланкового і дволанкового фільтрів нижніх частот

Основні теоретичні відомості:

Фільтр нижніх частот (ФНЧ) – один з видів аналогових або електронних фільтрів, що ефективно пропускає частотний спектр сигналу нижче певної частоти (частоти зрізу), і зменшує (пригнічує) частоти сигналу вище цієї частоти (рис. 8.2). Ступінь подавлення кожної частоти залежить від виду фільтра.

Радіопередавачі використовують ФНЧ для блокування гармонійних випромінювань, які можуть взаємодіяти з низькочастотним корисним сигналом і створювати перешкоди іншим радіоелектронним засобам.

В обробці зображень низькочастотні фільтри використовуються для очищення картинки від шуму і створення спецефектів, а також при стисненні зображень.

	а)	б)	в)

Рис. 8.1. Схеми Г-обр. (а), Т-обр. (б), П-обр. (в) пасивних LC ФНЧ

Рис. 8.2. АЧХ і ФЧХ фільтра низьких частот

Ход работы

5. Произведем расчет параметров фильтра, исходя из заданной частоты среза и волнового сопротивления.

Парные номера по списку: f₀ = 10⁶; p = 50.

Непарные: f₀ = 10⁶; p = 100.

6. Запускаем программу Multisim 10.1.

7. Собираем схему однозвенного фильтра нижних частот . Получаем на плоттере амплитудно-частотную характеристику фильтра.

8. Собираем схему двухзвенного фильтра нижних частот. Получаем на плоттере амплитудно-частотную характеристику фильтра. В двухзвенном ФВЧ АЧХ получается с более крутым фронтом. Для выравнивания АЧХ следует изменить индуктивность второй катушки. Экспериментальным путём подберём нужное значение индуктивности.

В выводах обязательно указати как влияет значение р на форму АЧХ.