
- •Анализ и синтез схемы электрической цепи
- •Содержание
- •Введение
- •1. Анализ технического задания. Основные этапы проектирования
- •2. Основные принципы и методы проектирования электрических фильтров
- •2.1. Основные принципы проектирования фильтров
- •2.1.1. Основные требования к проектированию
- •2.1.2. Нормирование и частотные преобразования
- •2.2. Методика синтеза фильтров по характеристическим параметрам
- •2.2.1. Основные положения синтеза по характеристическим параметрам
- •2.2.2. Последовательность синтеза фнч (фвч) по характеристическим параметрам
- •2.2.3. Последовательность синтеза пф (рф) по характеристическим параметрам
- •2.3. Методика синтеза фильтров по рабочим параметрам
- •2.3.1. Основные принципы синтеза по рабочим параметрам (полиномиального синтеза)
- •2.3.2. Последовательность синтеза фнч по рабочим параметрам
- •2.3.3. Последовательность синтеза фвч по рабочим параметрам
- •2.3.4. Последовательность синтеза пф (рф) по рабочим параметрам
- •2.4. Пример синтеза эквивалентной схемы электрического фильтра
- •2.4.1. Исходные данные к проектированию
- •2.4.2. Синтез эквивалентной схемы фвч
- •3. Основные принципы и этапы расчета электрической схемы усилителя напряжения
- •3.1. Основные принципы расчета электрических схем усилителей
- •3.2. Пример расчета схемы электрической принципиальной усилителя на биполярном транзисторе
- •3.2.1. Исходные данные
- •3.2.2. Расчет по постоянному току
- •3.2.3. Расчет в режиме малых переменных сигналов
- •4. Основные принципы и этапы анализа спектра сложного периодического сигнала
- •4.1. Принципы спектрального анализа
- •4.2. Расчетные формулы спектрального анализа
- •4.3. Пример анализа спектра входного сигнала
- •5. Анализ сигнала на выходе электрической цепи. Рекомендации по разработке схемы электрической принципиальной
- •5.1. Анализ прохождения сигнала через электрическую цепь
- •5.2. Требования и рекомендации по разработке схемы электрической принципиальной проектируемой цепи
- •6. Основные требования к содержанию, выполнению, защите курсовой работы
- •6.1. Порядок и сроки выдачи задания на курсовое проектирование
- •6.2. Содержание текстовой части курсовой работы (проекта)
- •6.3. Оформление графической части курсовой работы (проекта)
- •6.4. Защита курсовых проектов (работ)
- •Библиографический список
- •Приложения Приложение а
- •Приложение б
- •Приложение в
- •Приложение г
- •Приложение д
- •Приложение е
- •Задание
- •Студент ___________________________________________ группа _____________
- •Руководитель ____________________________________________________________________
2.2.2. Последовательность синтеза фнч (фвч) по характеристическим параметрам
Расчетные формулы получены из основных положений методики синтеза по характеристическим параметрам, приведенных в п. 2.2.1 данных методических указаний. В частности, формулы (27), (28) для определения значений элементов звена получены из выражений (23), (24). При синтезе по характеристическим параметрам последовательность расчетов для ФНЧ и ФВЧ следующая:
а) рассчитываются номиналы идеальных индуктивности и емкости Г-звена фильтра по заданным значениям сопротивлений нагрузки, генератора и значению граничной частоты полосы пропускания:
,
(27)
,
(28)
где
– значения сопротивлений нагрузки и
генератора,
– значение граничной частоты полосы
пропускания. График требований к
ослаблению и схема Г-образного звена
ФНЧ приведены на рисунках 4 а,
б. На рисунках
5 а, б приведены
требования к ослаблению и схема
Г-образного звена ФВЧ.
Рис. 4

Рис. 5
б)
рассчитывается ослабление звена (
)
в децибелах на граничной частоте полосы
задерживания (
)
по заданному значению коэффициента
прямоугольности (
).
Для ФНЧ:
.
(29)
Для фильтра верхних частот:
.
(30)
В расчетах по формулам (29), (30) применяется натуральный логарифм;
в)
рассчитывается количество звеньев (
)
по заданному значению гарантированного
ослабления на границе полосы задерживания,
в соответствии с формулой (26):
.
Значение округляется до ближайшего большего целого значения;
г) рассчитывается ослабление фильтра в децибелах для нескольких значений частот в полосе задерживания (расчетное ослабление в полосе пропускания, без учета тепловых потерь, в этом методе считается равным нулю). Для фильтра нижних частот:
.
(31)
Для фильтра верхних частот:
;
(32)
д)
анализируются тепловые потери (
).
Для приближенного расчета тепловых
потерь по низкочастотному прототипу
вначале определяются на частоте
резистивные
сопротивления реальных катушек
индуктивности (
)
при самостоятельно выбранных значениях
добротности (
).
Катушки индуктивности, в дальнейшем, в
схеме электрической принципиальной,
будут введены вместо идеальных
индуктивностей
(конденсаторы считаются более
высокодобротными и их резистивные
потери не учитываются). Расчетные
формулы:
,
(33)
.
(34)
Ослабление фильтра в децибелах, с учетом тепловых потерь, определяется:
,
(35)
а модуль коэффициента передачи по напряжению ( ) определяется из соотношения, связывающего его с ослаблением фильтра:
;
(36)
е) по результатам расчетов по формулам (35), (36) строятся графики ослабления и модуля коэффициента передачи по напряжению для ФНЧ или ФВЧ;
ж) по справочникам радиоэлементов выбираются ближайшие по номиналу к идеальным элементам стандартные конденсаторы и катушки индуктивности для последующей разработки схемы электрической принципиальной и перечня элементов всей электрической цепи. В случае отсутствия стандартных катушек индуктивностей нужного номинала необходимо их разработать самостоятельно. На рисунке 6 показаны основные размеры простой цилиндрической катушки с однослойной намоткой, необходимые для ее расчета.
Рис. 6
Число витков такой катушки с ферромагнитным сердечником (феррит, карбонильное железо) определяется из выражения
,
(37)
где
– число витков,
– абсолютная магнитная проницаемость,
– относительная магнитная проницаемость
материала сердечника,
– длина катушки,
,
где
– радиус основания катушки.