4. Расчетная часть

4.1 Расчет АЧХ фильтров.

Указания: Расчет АЧХ фильтров целесообразно провести в следующем порядке: по графику полинома Чебышева третьего порядка (рис. 2) определить значения нормированной частоты , при которых АЧХ фильтра - прототипа (1) принимает экстремальные значения в полосе пропускания. Рассчитать значения функции (1) в этих точках и на границе полосы пропускания. Увеличивая значение нормированной частоты , рассчитать АЧХ фильтра за пределами полосы пропускания.

Построить график. Определить по графику нормированные частоты, при которых затухание A = - 20 lg K() достигает значений 6 дБ, 10 дБ, 20 дБ. Поставив в соответствие значения нормированных частот и денормированных частот для ФНЧ в виде таблицы, записать соответствующие значения АЧХ в выбранных точках. Аналогично с помощью таблицы 1 и формул (3), (4), (5) рассчитать и построить графики АЧХ ФВЧ и ПФ. Результаты расчетов свести в таблицы.

4.2 Исходные данные для расчета характеристик фильтров:

- сопротивление нагрузки и источника сигнала - 600 Ом,

- неравномерность амплитудно-частотной характеристики в полосе пропускания A = 3 дБ.

Таблица 1

Параметр фильтра	Стенд 1	Стенд 2	Стенд 3	Стенд 4	Стенд 5	Стенд 6	Стенд 7	Стенд 8
fc фнч (кГц)	18.5	18.2	20.4	14.3	10.6	25.6	14.3	30.3
fc фвч (кГц)	19.2	18.2	23.8	14.9	9.3	25.0	13.9	29.4
fн пф (кГц)	100.0	100.0	131.6	74.6	54.1	133.3	76.9	151.5
fв пф (кГц)	140.8	139.0	175.4	100.0	75.8	181.8	108.7	212.8

В таблице 1 обозначено:

f_{c фнч} (кГц) - частота среза фильтра нижних частот по уровню ослабления - 3 дБ.

f_{c фнч} (кГц) - частота среза фильтра верхних частот по уровню ослабления - 3 дБ.

f_{н пф} (кГц) - нижняя граница полосы пропускания полосового фильтра по уровню ослабления 3 дБ

f_{в пф} (кГц - верхняя граница полосы пропускания полосового фильтра по уровню ослабления 3 дБ

5. Лабораторное задание

Лабораторная работа проводится на блоке «Электрические фильтры», в котором реализовано 3 пассивных фильтра 3-го порядка с чебышевской аппроксимацией АЧХ. Тип исследуемого фильтра: ФНЧ, ФВЧ или ПФ выбирается галетным переключателем. Вторым переключателем задается сопротивление нагрузки. Фильтры рассчитаны на сопротивления нагрузки и источника сигнала, равные 600 Ом. Источником сигнала служит стандартный генератор, выходное сопротивление которого необходимо выбрать 600 Ом.

5.1 Собрать схему рис. 3, а), если выходное сопротивление генератора равно 600 Ом, или - схему рис 3,б), если генератор имеет выходное сопротивление единицы Ом. Схема (рис. 3,б) является более предпочтительной, особенно для более точных измерений характеристик полосовых фильтров.

Рис. 3 Схемы измерения АЧХ фильтров: а) R_г=600 Ом; б) R_г=5..50 Ом

Для измерения АЧХ ФНЧ подключить к его входу генератор, а к выходу - сопротивление нагрузки, вольтметр и осциллограф. Для уменьшения влияния на характеристики фильтра емкости кабеля следует пользоваться выносным делителем или высокоомным вольтметром с малой входной емкостью. При наличии шкалы в децибеллах у вольтметра, установить уровень выходного сигнала на частоте максимума АЧХ, соответствующий показанию вольтметра «0» дБ (0,775 В). Измерить АЧХ ФНЧ, определить частоты экстремальных значений АЧХ в полосе пропускания, ее границы и точки с заданным ослаблением сигнала за пределами полосы пропускания.

5.2 Повторить эксперимент для ФВЧ и ПФ.

5.3 Построить графики АЧХ и сравнить их с расчетными.

5.4 Исследовать влияние рассогласования нагрузки на форму АЧХ. Для этого измерить АЧХ фильтров по п. 5.1 и 5.2. при минимальном сопротивлении нагрузки (200 Ом), максимальном сопротивлении нагрузки (1500 Ом) и в режиме холостого хода. Построить графики АЧХ.