Реферат: Активный фильтр низких частот

💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

Тип фильтра
определяется
допустимой
неравномерностью
его АЧХ в полосе
пропускания.
При  С
=0 выбирается
фильтр Баттерворта,
а при  С
 0
- фильтр Чебышева
Для  С
= 3дБ выбираем
фильтр Чебышева.

Необходимый
порядок фильтра
( n ) выбирается
исходя из:
минимального
затухания в
полосе заграждения
 З
и допустимой
неравномерности
его АЧХ в полосе
пропускания
 С
.

Рассмотрим
каскадную
реализацию
фильтра в виде
последовательного
соединения
взаимонезаменяемых
звеньев второго
порядка (т.к.
n=6
- четное), количество
звеньев определяется
соотношением

Определим
значения
коэффициентов
a i
, b i
полинома,
аппроксимирующего
передаточную
функцию фильтра
и добротности
полюсов звеньев
фильтра:

Исходя из
добротностей
для всех звеньев
подходит схема
звена второго
порядка на
повторителе:

Передаточная
характеристика
имеет вид :

Отсюда при
извесных a i
, b i
 в
рассчитываются
элементы схемы:

Выбираем
значение емкости
С1 близкое к


и номинальное
значение С2,
удовлетворяющее
условию:

Рассчитываем
величины R 1
и
R 2
по соотношениям:

Исходя из
полученных
результатов
выбираем
операционный
усилитель :
основными
параметрами
являются входное
сопротивление,
диапазон частот
, минимальное
сопротивление
нагрузки.

Простые RC
- фильтры
нижних или
верхних частот
обеспечивают
пологие характеристики
коэффициента
передачи с
наклоном 6Дб/октава
после точки,
соответствующей
значению коэффициента
передачи -3Дб.
Для многих
целей такие
характеристики
вполне подходят,
особенно в тех
случаях, когда
сигнал, который
должен быть
подавлен, далеко
сдвинут по
частоте относительно
полосы пропускания.
В качестве
примеров можно
привести шунтирование
радиочастотных
сигналов в
схемах усиления
звуковых частот,
«блокирующие»
конденсаторы
для устранения
постоянной
составляющей
и разделения
модулирующей
и несущей частот.



Однако часто
возникает
необходимость
в фильтрах
с более пологой
характеристикой
в полосе пропускания
и более крутыми
склонами. Такая
потребность
существует
всегда, когда
надо отфильтровать
сигнал от помехи
близкой по
частоте.

Активные
фильтры можно
использовать
для реализации
фильтров
нижних
(АФНЧ) и верхних
(АФВЧ) частот,
полосовых и
полосно подавляющих
фильтров, выбирая
тип фильтра
в зависимости
от наиболее
важной характеристики,
таких, как
максимальная
равномерность
усиления в
полосе пропускания,
крутизна переходной
области характеристики
или независимость
времени запаздывания
от частоты.
Кроме того
можно построить
как
«всепропускающие
фильтры»
с плоской
амплитудно-частотной
характеристикой.
Но не стандартной
фазо-частотной
характеристикой
(они также известны
как «фазовые
корректоры»),
так и наоборот
- фильтры с
постоянным
фазовым сдвигом,
но с произвольной
амплитудно-частотной
характеристикой



Предположим,
что требуется
фильтр нижних
частот с плоской
характеристикой
в полосе пропускания
и резким перходом
в полосе подавления.
Окончательный
же наклон
характеристики
в полосе задерживания
всегда будет
6n
дБ/октава, где
n-количество
«полюсов».
На каждый
полюс необходим
один конденсатор
(или катушка
индуктивности),
поэтому требования
к окончательной
скорости спада
частотной
характеристики
фильтра, грубо
говоря, определяют
его сложность.

Теперь предположим,
что мы решили
использовать
6-полюсный фильтр
нижних частот.
Нам гарантирован
окончательный
спад характеристики
на высоких
частотах 36
дБ/октава. В
свою очередь
теперь можно
оптимизировать
схему фильтра
в смысле обеспечения
максимально
плоской характеристики
в полосе пропускания
за счет уменьшения
крутизны перехода
от полосы пропускания
к полосе задерживания.
С другой стороны,
допуская некоторую
неравномерность
характеристики
в полосе пропускания,
можно добиться
более крутого
перехода от
полосы пропускания
к полосе задерживания.
Третий критерий,
который может
оказаться также
важным, описывает
способность
фильтра пропускать
сигналы со
спектром, лежащим
в полосе пропускания,
без искажений
их формы, вызываемых
фазовыми сдвигами.
Можно также
интересоваться
временем нарастания,
выбросом и
временем
установления.

Извесны методы
проектирования
фильтров, пригодные
для оптимизации
любой из этих
характеристик
или их комбинации.
Действительно
разумный выбор
фильтра происходит
не так, как описано
выше; как правило,
сначала задаются
требуемая
равномерность
характеристики
в полосе попускания
и необходимое
затухание на
некоторой
частоте вне
полосы пропускания
и некоторые
другие параметры.
После этого
выбирается
наиболее подходящая
схема с количеством
полюсов, достаточным
для того, чтобы
удовлетворялись
все эти требования.
Имеется три
наиболее популярных
схемы фильтров,
а именно фильтр
Баттерворта
(максимально
плоская характеристика
в полосе пропускания),
фильтр Чебышева
(наиболее крутой
переход от
полосы пропускания
к полосе подавления)
и фильтр Бесселя
(максимально
плоская характеристика
времени запаздывания).
Любой из этих
типов фильтров
можно реализовать
с помощью различных
схем фильтров.
Все они разным
образом годятся
для построения
фильтров верхних
и нижних частот,
а так же полосовых
фильтров.

Фильтр Баттерворта
обеспечивает
наиболее плоскую
характеристику
в полосе пропускания,
что достигается
ценой плавности
характерисатики
в переходной
области, т.е.
между полосами
пропускания
и задерживания.
Его амплитудно
частотная
характеристика
задаётся следующей
формулой:


где n
-
определяет
порядок фильтра
(число полюсов).
Увеличение
числа полюсов
дает возможность
увеличить
крутизну спада
от полосы пропускания
к полосе подавления.

Выбирая фильтр
Баттерворта
мы ради плоской
характеристики
поступаемся
всем остальным.
Его характеристика
идет горизонтально,
начиная от
нулевой частоты,
перегиб ее
начинается
на частоте
среза f C
- эта частота
обычно соответствует
точке -3 дБ.

В большинстве
применений
самым существенным
обстоятельством
является то,
что неравномерновть
характеристики
в полосе пропускания
недолжна превыщать
некоторой
величины, скажем
1 дБ. Фильтр Чебышева
отвечает этому
требованию,
при этом допускается
некоторая
неравномерность
харкктеристики
по всей полосе
пропускания,
но при этом
сильно увеличивается
острота её
излома. Для
фильтра Чебышева
задают число
полюсов и
неравномерность
в полосе пропускания.
Допуская увеличение
неравномерности
в полосе пропускания.,
получаем более
острый излом.
Амплитудная
характеристика
этого фильтра
описывается
уравнением:

где Сn
- полином
Чебышева первого
рода степени
n,
а 
- константа,
определяющая
неравномерность
характеристики
в полосе её
пропускания.
Фильтр Чебышева,
как и фильтр
Баттерворта
имеет фазо-частотные
характеристики
далекие от
идеальных.

На самом деле
фильтр Баттерворта
с максимально
плоской характеристикой
в полосе пропускания
не так привлекателен,
как это может
показаться,
поскольку в
любом случае
приходится
мириться с
некоторой
неравномерностью
характеристики
в полосе пропускания
(для фильтра
Баттерворта
это будет постепенное
понижение
характеристики
при приближении
к частоте fc,
а для фильтра
Чебышева - пульсации,
распределенные
по всей полосе
пропускания).
Кроме того,
активные фильтры,
построенные
из элементов,
номиналы которых
имеют некоторый
допуск, будут
обладать
характеристикой,
отличающейся
от рассчетной,
а это значит,
что в действительности
на характеристике
фильтра Баттерворта
всегда будет
иметь место
некоторая
неравномерность
в полосе пропускания.

В свете
вышеизложеного
весьма рациональной
структурой
является фильтр
Чебышева. Иногда
его называют
равноволновым
фильтром, так
как его характеристика
в области перехода
имеет большую
крутизну за
счет того, что
в полосе пропускания
распределено
несколько
равновеликих
пульсаций,
число которых
возрастает
вместе с порядком
фильтра. Даже
при сравнительно
малых пульсациях
(порядка 0,1дБ
) фильтр Чебышева
обеспечивает
намного большую
крутизну
характеристики
в преходной
области, чем
фильтр Баттерворта.
Чтобы выразить
эту разницу
количественно,
предположим,
что требуется
фильтр с неравномерностью
характеристики
в полосе пропускания
не более 0,1 дБ
и затуханием
на частоте,
отличающецся
на 25% от граничной
частоты пропускания.
Расчет показывает,
что в этом случае
требуется
19-полюсной фильтр
Баттерворта
или всего лишь
8-полюсный фильтр
Чебышева.

Мысль о том,
что можно мириться
с пульсациями
характеристики
в полосе пропускания
ради крутизны
переходного
участка характеристики,
доводиться
до своего логического
завершения
в идее так
называемого
элептического
фильтра (или
фильтра Кауэра),
в котором допускаются
пульсации
характеристики
как в полосе
пропускания,
так и в полосе
задерживания
ради обеспечения
крутизны переходного
участка даже
большей, чем
у характеристики
фильтра Чебышева.
С помощью ЭВМ
можно сконструировать
эллиптические
фильтры так
же просто, как
и классические
фильтры Чебышева
и Баттерворта.

Название: Активный фильтр низких частот
Раздел: Рефераты по коммуникации и связи
Тип: реферат
Добавлен 04:45:26 18 июля 2005 Похожие работы
Просмотров: 3281
Комментариев: 19
Оценило: 5 человек
Средний балл: 4.4
Оценка: неизвестно   Скачать

Коэффициент
ослабления
синфазного
сигнала, дБ
Максимальный
выходной ток
Iвых
max, мА
Максимальное
выходное
напряжение
Uвых
max, В
Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Если Вам нужна помощь с учебными работами, ну или будет нужна в будущем (курсовая, дипломная, отчет по практике, контрольная, РГР, решение задач, онлайн-помощь на экзамене или "любая другая" учебная работа...) - обращайтесь: https://clck.ru/P8YFs - (просто скопируйте этот адрес и вставьте в браузер) Сделаем все качественно и в самые короткие сроки + бесплатные доработки до самой сдачи/защиты! Предоставим все необходимые гарантии.
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Реферат: Активный фильтр низких частот
Налоговая Система Франции Реферат
Реферат по теме Структура популяций и внутрипопуляционные отношения
Реферат по теме Исследование рынка сотовых операторов г. Челябинска и Челябинской области
Курсовая работа: Расчет намагничивающего устройства для магнитопорошкового метода неразрушающего контроля
Реферат по теме О мониторинге учебного процесса в вузе
Дипломная работа: Фармацевтическая химия стероидных гормонов
Курсовая Внимание Младших Школьников
Сочинение Миниатюра Об Осени В Научном Стиле
Залоговое право.
Курсовая работа по теме Микрокристаллоскопические реакции и их применение в фармацевтическом анализе
Шаблон Эссе По Русскому Языку Егэ
Курсовая Работа На Тему Мясо-Рыбный Цех Ресторана На 140 Мест
Курсовая Работа На Тему Особливості Управління Організацією
Статья: Табакокурение в современном мире
Дипломная работа по теме Диагностика силовых цепей ВЛ80с
Сочинение Краски Осени 7 Класс
Контрольная Работа На Тему Основні Етапи Матеріально-Технічної Підготовки Проекту
Swot Анализ Реферат
Реферат: Определение эффективности работы строительной организации с коллективной формой собственности
Защищать Диссертацию На Английском
Реферат: Криминалистическая фотография
Доклад: Политические и правовые воззрения Гуго Гроция
Статья: К вопросу о критериях локальной (механической) устойчивости геологической среды