московский авиационный институт (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) факультет №4 РАДИОЭЛЕКТРОНИКА ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ КАФЕДРА 404 КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО УЗЛА БОРТОВОЙ АППАРАТУРЫ. АКТИВНЫЙ ПОЛОСОВОЙ RC-ФИЛЬТР
курсовая работа
	Студент группы 04-303			Хисамов В. С.
			подпись, дата

Москва 2012

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ 2

ВВЕДЕНИЕ 3

1 РАСЧЕТ АКТИВНОГО ПОЛОСОВОГО ФИЛЬТРА НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ 4

2 ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫБРАННОЙ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ 8

3 ПОСТРОЕНИЕ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФИЛЬТРА 9

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 16

ВВЕДЕНИЕ 3

1 Расчет активного полосового фильтра на операционных усилителях 4

2 ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫБРАННОЙ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ 8

3 ПОСТРОЕНИЕ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФИЛЬТРА………………………………………………………………………………..13

4 ПОТРЕБЛЯЕМАЯ МОЩНОСТЬ 155

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 166

Введение

Целью данной курсовой работы является проектирование активного полосового RC-фильтра на операционных усилителях. Для выполнения задачи необходимо:

• провести аналитический расчёт фильтра;

• выбрать подходящую элементную базу;

• рассчитать, построить и проанализировать амплитудно – частотную характеристику фильтра;

• подготовить чертежи (принципиальную схему, сборочный чертёж) и перечень элементов;

Фильтр будет состоять из электронных компонентов для поверхностного монтажа, собранных на печатной плате. По заданию необходимо сделать фильтр с минимальными энергопотреблением и массогабаритными характеристиками и одновременно оно должно быть надежно. Для этого будут применяться бескорпусные элементы с минимальными габаритными размерами и массой. Микросхемы будут также бескорпусные, выполненными в планарном корпусе для поверхностного монтажа. Устройство будет сделано из бескорпусных лакированных пассивных элементов для поверхностного монтажа. Подложку печатной платы выполнить из ситалла.

1 Расчет активного полосового фильтра на операционных усилителях

Расчёт фильтра выполняется по методике описанной в статье Брандта [1].

Определим тип фильтра и порядок функции, наилучшим образом аппроксимирующей заданные требования. Для этого определим ширину полосы пропускания фильтра по уровню (-20) дБ - .

Коэффициент прямоугольности определяется следующим образом: , где - ширина полосы пропускания фильтра по уровню (-3) дБ. Отсюда .

Известно, что ширина полосы пропускания фильтра по уровню (-30) дБ - также определяется по формуле .

Из условия геометрической симметрии: .

Составим и решим систему уравнений:

Найдем из уравнения (1):

- видим, что функция, наилучшим образом аппроксимирующая заданные требования – второго порядка, следовательно и порядок фильтра должен быть n=2.

Подставим в уравнение (2):

Проверим условие геометрической симметрии:

Условие геометрической симметрии выполняется.

По заданным электрическим характеристикам определяется порядок фильтра (порядок аппроксимирующего полинома Чебышева).

Порядок аппроксимации многочлена Чебышева:

– уровень полосы пропускания;

– уровень полосы задерживания;

– коэффициент прямоугольности;

Порядок фильтра n = 2. Из таблиц в справочнике [4] выбираются полюсы равноволновой низкочастотной аппроксимирующей функции в соответствии с выбранным значением неравномерности характеристики. Выбранные полюсы представляют собой две пары комплексных сопряжённых чисел. В процессе расчёта вычисленные значения резисторов и конденсаторов заменяются на номиналы из ГОСТ 28884-90. Все значения берутся из ряда Е24.

Первая пара полюсов:

Данная пара полюсов используется для расчёта первых двух резонаторов.

Рассчитаем добротность полосового фильтра

Вычислим параметры y и r и добротность активных резонаторов.

Где Re и Im – действительная и мнимая части первой пары полюсов резонаторов.

Вычислим добротность резонаторов по формуле

Определим резонансные частоты активных резонаторов.

Зададим величину C=С₁ = С₂ =10_­^-9 Ф и вычислим ω₀ и эквивалентную индуктивность каждого резонатора.

Найдем сопротивление R₃ и R₉:

В расчётах используем значения , в соответствии с

ГОСТ 28884-90.

R₁ = R₆, R₇ = R₁₂ определим названные сопротивления через известные эквивалентные индуктивности.

В расчётах используем значения , в соответствие с

ГОСТ 28884-90.

Рассчитаем R₂ и R₈ :

Для расчётов берём значения в соответствии с

ГОСТ 28884-90.

Для обеспечения режима повторителя второго каскада активных резонаторов примем сопротивления .