Курсова робота

з Теорії електричних кіл і сигналів

(назва дисципліни)

на тему: Розрахунок LC-фільтра нижніх частот

Студента (ки) _____ курсу ______ групи

напряму підготовки _6.050903 –Телекомунікації

спеціальності_______________________

__________________________________

(прізвище та ініціали)

Керівник доцент кафедри, доцент, к. т. н.

(посада, вчене звання, науковий ступінь)

Корольов Андрій Павлович

( прізвище та ініціали)

Національна шкала ________________

Кількість балів: __________Оцінка: ECTS _____

Члени комісії ________________ _______________

(підпис) (прізвище та ініціали)

________________ _________________

(підпис) (прізвище та ініціали)

________________ __________________

(підпис) (прізвище та ініціали

м. Киів- 2015 рік

Зміст

Сторінка

Вступ.

1. Завдання………………………………………………………

2. Графічні вимоги……………………………………………..

3. Визначення порядку фільтра……………………………….

4. Схема ФНЧ-прототипу……………………………………...

5. Визначення нормованих значень параметрів……………..

6. Розрахунок коефіцієнтів денормування……………………

7. Знаходження реальних значень L і C………………………

8. Схема після денормування…………………………………..

9. Знаходження нормованої операторної передаточної

функції………………………………………………………….

10. Денормування передаточної функції…………………………..

11. Побудова графіків АЧХ і ФЧХ……………………………….

12. Побудова характеристики загасання………………………….

Вступ.

Електричні фільтри - складні частотно-вибіркові системи, які призначенні для пропускання спектральних складових коливань в заданій смузі частот і подавлення в інших заданих смугах частот. Вони широко застосовуються в галузях автоматики, радіотехніки, вимірювальної техніки, техніки зв'язку, електронної обчислювальної техніки.

Електричні фільтри можна класифікувати так:

1. За взаємним розташуванням смуг пропускання і затримки розрізняють ФНЧ (що пропускають НЧ складові спектру коливань), ФВЧ (що пропускають ВЧ складові), смугові (смуга - пропускаючі) СПФ або СФ, і смуга-затримуючі СЗФ (режекторні-РФ).

2. За елементною базою розрізняють фільтри: LC- фільтри, активні ARC-фільтри, цифрові фільтри, п’єзоелектричні (зокрема кварцові), електромеханічні, фільтри НВЧ на елементах з розподільними параметрами та інші.

3. За топологією розрізняють фільтри ланцюгової структури і мостові.

4. За формою АЧХ розрізняють фільтри: з максимально плоскою частотною характеристикою в смузі пропускання і монотонним зростанням ослаблення в смузі затримки – фільтри з максимально-плоскою АЧХ (фільтри Баттерворта); з ізоекстримальною АЧХ в смузі пропускання (фільтри Чебишева); ізоекстримальні в смузі пропускання і смузі затримання – фільтри Золотарева-Кауера та інші.

В курсовій роботі вирішується задача побудови частотного фільтра за заданими параметрами і визначення його основних частотних характеристик - амплітудної (АЧХ), фазової (ФЧХ), загасання.

1. Завдання.

Розрахувати LC-ФНЧ з характеристикою згасання Баттерворта коли відомі:

R_г=R_н=600 Ом;

f_c=100 кГц;

f_к=360 кГц;

α₀=60 дБ;

∆α=0,1773 дБ.

Модуль вхідного опору повинен зменшуватись із ростом частоти.

2. Графічні вимоги до ФНЧ.

Вимоги до характеристики загасання ФНЧ показані на рисунку.

α₀

∆α

3. Розрахунок порядку фільтру ( порядку передаточної функції).

приймаємо n=7.

4. Схема ФНЧ-прототипу.

При ω=0 вхідний опір Z_вх(0)=R_г+R_н, при ω→∞ Z_вх(∞)=R_г. Тобто при зростанні частоти вхідний опір зменшується.

5. Визначення нормованих значень елементів фільтру

Знаходимо із „Справочника по расчету фильтров” Р.Зааля нормовані значення параметрів по відомим ∆α=0,1773 дБ і n=7.

Обираємо тип С0720, цифра „7” в цьому фільтрі вказує на його порядок.

Апроксимації по Баттерворту відповідає стрічка „Р”:

С'₁ = 0,354662;

С'₃ = 1,435996;

С'₅ = 1,435996;

C'₇ = 0,354662;

L'₂ = 0,993740;

L'₄ = 1,593835;

L'₆ = 0,993740.

6. Розрахунок коефіцієнтів денормування.

7. Знаходження реальних значень L і C.

С₁=К_С×С'₁=0,2×10^-8×0,354662=0,7×10^-9=0,7 нФ;

С₃=К_С×С'₃=0,2×10^-8×1,435996=2×10^-9=2 нФ;

С₅=К_С×С'₅=0,2×10^-8×1,435996=2×10^-9=2 нФ;

С₇=К_С×С'₇=0,2×10^-8×0,354662=0,7×10^-9=0,7 нФ;

L₂=К_L×L'₂=0,96×10^-3×0,993740=0,95×10^-3=0,95 мГн;

L₄=К_L×L'₄=0,96×10^-3×1,593835=1,5×10^-3=1,5 мГн;

L₆=К_L×L'₆=0,96×10^-3×0,993740=0,95×10^-3=0,95 мГн.

8. С

   L₆=0,95мГн

   L₂=0,95 мГн

   хема після денормування.

L₄=1,5мГн

9. Знаходження нормованої операторної передаточної функції.

C=0.204;

α₁= -1,255; α₂= -1,131; α₃= -0,78; α₄= -0,28;

β₂= 0,544; β₃= 0,98; β₄= 1,223.

;

К

λ=0

оли λ=0:

Коли λ→∞:

Еквівалентна схема при ω=0

ω=0

Еквівалентна схема при ω→∞.

ω→∞

10. Знаходження денормованої комплексної передаточної функції.

замінюємо : j:=√-1;

;

11. Побудова графіків АЧХ та ФЧХ.

За допомогою програми МathCADv11 будуємо графіки

АЧХ: .

ФЧХ: .

π

12. Побудова характеристики загасання.