Курсовые / имп_техника_мп-42_курсовик / bulka kursach it
.doc
Московский Институт Электронной Техники
(Технический Университет)
Курсовая работа
по курсу
« Радиоэлектроника »
Выполнил: Алексеев В.Е.
Группа: МП-42
Проверил: Курмаев О.Ф.
Москва, 2002 г.
Задание.
-
Тема проекта: “Разработка активного фильтра низких частот
на операционных усилителях.”
-
Техническое задание:
-
Коэффициент передачи на нулевой частоте равен 1
-
Верхняя граничная частота fc = 400 Гц
-
Граничная частота полосы заграждения fзс = 800 Гц
-
Максимальное затухание в полосе пропускания amax = 3 дБ
-
Минимальное затухание в полосе заграждения amin = 25 дБ
-
Нестабильность уровня АЧХ на верхней граничной частоте = 8%
Теоретическая часть.
Фильтры Чебышева имеют передаточную характеристику вида:
(1)
где n – порядок фильтра.
Так как корни знаменателя комплексно-сопряженные, то K(P) может быть представлена в виде:
(2)
В выражениях (1) и (2) Ci ,,- положительные действительные коэффициенты; N –целая часть выражения (n+1)/2.
При описании фильтра в частотной области
(3)
где - частота, нормированная относительно частоты среза ;
- амплитудно-частотная характеристика (АЧХ);
- фазово-частотная характеристика (ФЧХ).
АЧХ ФНЧ определяется как модуль передаточной характеристики (2):
(4)
Ниже приводится рисунок АЧХ фильтра Чебышева третьего порядка. Частота среза (верхняя граничная частота ) для фильтра Чебышева определяется как частота, на которой АЧХ последний раз проходит через минимальное в полосе пропускания значение.
Расчет ФНЧ.
-
Определение типа фильтра.
Т. к. допустимая неравномерность АЧХ в полосе пропускания не равна нулю amax0, то тип фильтра – фильтр Чебышева.
2) Определение порядка фильтра:
Для удобства дальнейших расчетов проведем предварительные вычисления:
Теперь воспользуемся формулой для расчета порядка фильтра Чебышева:
(1)
Подставляя исходные данные в эту формулу, получаем:
Так как порядок фильтра должен быть целым, то берется ближайшее целое число. После округления получаем n = 3 - нечетное.
3) Определение количества звеньев:
Теперь определяем количество звеньев:
(2)
Т. е. дальше мы будем рассматривать каскадную реализацию фильтра
3-го порядка в виде соединения одного звена 1-го порядка и одного звена
2-го порядка с многопетлевой отрицательной обратной связью (ООС).
Расчет коэффициентов ai и bi выражения аппроксимирующего передаточную функцию фильтра.
Коэффициенты и получим из формул:
Здесь:
Подставляя исходные данные получим:
Подставим и получим коэффициенты:
Расчет звена первого порядка.
Характеристика звена первого порядка в общем виде имеет вид:
Тогда
Подбираем номиналы элементов для этой схемы:
1)Выбираем номинальное значение емкости С1 близкое к значению
=0.025 [мкФ]
По таблице номинальных значений выбираем номинал С1 = 0.0249 мкФ
2) Считаем номиналы для R1 и R2
После расчета получаем:
R1= R2=53.238 кОм.
По таблице номинальных значений выбираем номиналы:
R1= R2=53.6 кОм.
Расчет звена второго порядка
с многопетлевой ООС.
Характеристика звена второго порядка в общем виде имеет вид:
Передаточная характеристика звена приведенного на рисунке имеет вид:
Получаем:
Подбираем номиналы элементов для этой схемы:
1)Выбираем номинальное значение емкости С2 близкое к значению
=0.025 [мкФ]
По таблице номинальных значений выбираем номинал С2 = 0.0249 мкФ
2) Выбираем номинальное значение емкости С3 такое, что б выполнялось условие
После вычисления по этой формуле получим:
C3 3.389*10-10 Ф = 338.9 пФ
Окончательно выбрали по таблице:
С3 = 332 пФ
3) Считаем номиналы для R3,R4 и R5
Получим значения:
R3 = R4 =216 кОм R5 = 106.104 кОм
Выбираем номинальные значения по таблице номиналов:
R3 = R4 =215 кОм R5 = 107 кОм
Для всех звеньев выбираем операционный усилитель - ОУ 140УД6А.
Используемая литература.
-
Кустов В.А. “Методические указания к курсовому проектированию по Радиоэлектронике”, 1987
-
Кустов В.А. “Методические указания к курсовому проектированию по Радиоэлектронике”, 1990