- •1 Проведение практических работ
- •2 Основные темы для практических домашних заданий
- •2.1 Электрические цепи постоянного тока
- •2.1.1 Условные направления эдс и тока в элементах цепи, напряжения на зажимах элементов цепи
- •2.1.2 Пассивные элементы электрической цепи и преобразование схем
- •Сопротивление электрической цепи
- •Индуктивность
- •Электрическая ёмкость
- •2.1.3 Активные элементы электрической цепи и преобразование схем
- •Источники тока
- •Преобразование источников
- •2.1.4 Преобразование «производственных» соединений пассивных
- •2.2 Электрические цепи переменного тока
- •Символический метод
- •Мощность в цепи переменного тока
- •Последовательный колебательный контур
- •Параллельный колебательный контур
- •Электрические фильтры
- •Переходные процессы
- •Операторный метод
- •Нелинейные элементы
- •Индуктивно связанные элементы
- •3 Темы самостоятельных расчётно-графических работ
- •На расчётно-графическую работу
- •Библиографический список
- •Содержание
- •1 Проведение практических работ ……...................……….................…..……………. 3
Электрические фильтры
Методика проектирования различных типов фильтров без помощи ЭВМ основана на использовании таблиц значений элементов, нормированных по частоте и сопротивлению нагрузки. Основные используемые в практике фильтры, работающие с одинаковыми входной и выходной нагрузками – это фильтры Баттерворта, Гаусса (Бесселя), с линейной фазовой характеристикой, Чебышева и Кауэра. Методика их практического расчёта представлена в работе [7].
Обычно величины элементов фильтра нормируются для частоты среза 1 рад/с при сопротивлении нагрузки 1 Ом. Для преобразования нормированных величин в реальные их необходимо умножить на коэффициент преобразования. Нормированная индуктивность умножается на константу КL, а ёмкость – на константу КС:
; , (2.41, 2.42)
где R – сопротивление нагрузки; fC – частота среза. Все величины выражены в единицах СИ. Нормированные значения элементов для фильтра при заданной неравномерности затухания в полосе пропускания А берут из таблиц [7], а порядок заданного фильтра определяют по графикам [7], оценивая ослабление, вносимое фильтром на заданной частоте.
На рисунке 20 приведены частотные характеристики затухания фильтра Чебышева 5-го порядка с неравномерностью затухания в полосе пропускания А = = 0,0110,28 дБ, а в таблице 1 приведены значения элементов фильтров Чебышева при А = 0,28 дБ при различном числе элементов n (порядке).
Задание 28. Рассчитайте фильтр нижних частот (ФНЧ) для подавления второй гармоники в полезном сигнале с частотой 0,8 МГц на 30 дБ. При этом ослабление сигнала с частотой 1,2 МГц не должно превышать 18 дБ. Фильтр нагружен сопротивлением 400 Ом. Указать неравномерность затухания в полосе пропускания.
Таблица 1 – Значения элементов фильтров Чебышева при А = 0,28 дБ
n |
C1 |
L2 |
C3 |
L4 |
C5 |
L6 |
C7 |
L8 |
C9 |
3 |
1,3451 |
1,1412 |
1,3451 |
|
|
|
|
|
|
4 |
1,146 |
1,513 |
1,513 |
1,146 |
|
|
|
|
|
5 |
1,456 |
1,307 |
2,283 |
1,307 |
1,456 |
|
|
|
|
6 |
1,277 |
1,528 |
1,878 |
1,878 |
1,528 |
1,277 |
|
|
|
7 |
1,488 |
1,343 |
2,388 |
1,451 |
2,388 |
1,343 |
1,488 |
|
|
8 |
1,340 |
1,508 |
2,019 |
1,844 |
1,844 |
2,019 |
1,508 |
1,340 |
|
9 |
1,502 |
1,357 |
2,420 |
1,481 |
2,480 |
1,481 |
2,420 |
1,357 |
1,502 |
При выполнении задания используйте литературу [3, 4, 7] и приведённые выше формулы, таблицу и графики. Подберите необходимый график из семейства на рисунке 20, выберите нормированные значения индуктивности и ёмкости из таблицы 1 и просчитайте коэффициенты преобразования. Рассчитайте реальные значения ёмкостей и индуктивностей, приведите полную схему фильтра.
В пакете моделирования электрических схем MicroCAP проведите частотный анализ для полученной схемы, приведите АЧХ фильтра по результатам моделирования и сравните расчётную характеристику с полученной при моделировании.
Рисунок 20 – Частотные характеристики затухания фильтра Чебышева 5-го порядка
с неравномерностью затухания А = 0,0110,28 дБ