Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Ульяновский государственный технический университет

Электронные фильтры

Методические указания по курсовому проектированию для студентов, обучающихся по направлению 5515

Ульяновск 1999

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Ульяновский государственный технический университет

Электронные фильтры

Методические указания по курсовому проектированию для студентов, обучающихся по направлению 5515

Составитель И. П. Ефимов

Ульяновск 1999

УДК 629.1.055(076)

Электронные фильтры:

Методические указания по курсовому проектированию для студентов, обучающихся по направлению 5515. Сост. И. П. Ефимов - Ульяновск: УлГТУ, 1999. - 32 с.

Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой курса «Электроника» для студентов направления 5515, знакомят с методикой инженерного расчета пассивных и активных фильтров, преследуют цель ориентировать студентов на разработку схем преобразования спектра сигнала. Содержат все теоретические и справочные сведения, необходимые для выполнения соответствующего раздела курсовой работы.

Приведенный материал может быть использован в дипломном проектировании студентами, обучающимися по направлению 5515 и специальности 1903 «Авиационные приборы и измерительно-вычислительные комплексы».

Работа подготовлена на кафедре ИВК.

Ил.20. Табл.6. Библиогр.: 3 назв.

Рецензент кандидат технических наук, доцент А.Е. Усачев.

Одобрены секцией методических

пособий научно-методического

совета университета

________________________________________________________________________________

Электронные фильтры

Методические указания по курсовому проектированию для студентов, обучающихся по направлению 5515. Составитель И. П. Ефимов

Корректор Ю. Кретова

Подписано в печать 30.04.99. Формат 60х84/16. Бумага писчая.

Усл. печ. л. 1,80. Уч. Изд. л. 1,80.Тираж 100 экз.

Заказ

Ульяновский государственный технический университет, 432027,

Ульяновск, ул. Северный Венец, 32.

Типография УлГТУ, 432027, Ульяновск, ул. Северный Венец, 32.

Введение

В процессе разработки электронных устройств часто необходимо обеспечивать фильтрацию аналоговых сигналов. Это достигается за счет введения в схему устройства пассивных и активных фильтров, решающих задачи преобразования спектра сигнала.

Проектирование фильтров представляет собой формализованный процесс. В настоящих методических указаниях рассматривается табличный метод расчета, заключающийся в том, что по требуемой характеристике устройства из типовых звеньев составляется принципиальная схема, для которой из справочных таблиц берутся номиналы электрорадиоэлементов. Дальнейшая задача разработки заключается в масштабировании номинальных значений элементов схемы по частоте и импедансам источника входного сигнала и нагрузки.

Приведенные методики расчета и справочные данные достаточны для синтеза фильтров в рамках выполнения курсового проекта по дисциплине «Электроника» студентами направления 5515 «Приборостроение».

1. Фильтры и их основные параметры

Фильтром называется устройство, устанавливаемое между выводами электрической цепи с целью изменения соотношения между частотными составляющими, проходящего через него сигнала.

В зависимости от формы амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) различают четыре основных класса фильтров (рис. 1.1):

1) фильтр нижних частот (ФНЧ), см. рис.1.1а;

2) фильтр верхних частот (ФВЧ), см. рис.1.1б;

3) полосовой фильтр (ПФ), см. рис.1.1в;

4. режекторный фильтр (РФ), см. рис.1.1г.

1.1. Основные параметры фильтров

1) Частота среза (F_C). F_C  определяет границу полосы пропускания (ПП) фильтра и в реальных фильтрах обычно соответствует уровню затухания 3 Б.

2) Центральная частота (F_о). Важным свойством ПФ является геометрическая симметрия его АЧХ. Это означает, что если по горизонтальной оси отложить логарифм частоты, а по вертикальной - величину затухания и построить АЧХ фильтра, то она окажется симметричной относительно некоторой центральной частоты F_о:

, (1.1)

где F_C1, F_C2 - нижняя и верхняя частоты среза.

а б

в г

Рис 1.1. АЧХ типовых фильтров:

а) ФНЧ - фильтр низких частот,

б) ФВЧ - фильтр высоких частот,

в) ПФ - полосовой фильтр,

г) РФ - режекторный фильтр

Для узкополосных фильтров (F_C2 / F_C1 < 1,5):

(1.2)

3) Граничная частота полосы задержания (F_З). Между ПП и полосой задержания (ПЗ) располагается переходная область. F_З - это такая частота в этой зоне, для которой задается гарантированный уровень затухания спектральных составляющих сигнала.

4) Добротность (Q). Определяется как отношение F₀ ПФ к ширине

его ПП:

(1.3)

Альтернативным показателем является относительная ширина ПП, определяемая соотношением:

(1.4)

5) Коэффициент формы КФ. Для ПФ К_Ф  определяется отношением ширины ПЗ к ширине ПП. При этом ширина ПЗ измеряется на уровне гарантированного затухания, который задается в качестве исходного при расчете фильтров и обычно составляет 40 Б.