Зміст
Аналіз технічного завдання
Вибір елементної бази
Побудова АЧХ фільтру
Аналіз отриманої АЧХ
Список використаної літератури
Аналіз технічного завдання
В даний час набули широкого поширення фільтри на основі операційних підсилювачів (ОП). Частотна характеристика активного фільтра на ОУ формується включенням RC-елементів у ланцюг зворотного зв'язку підсилювача. Електрична схема активного фільтра верхніх і нижніх частот наведена на малюнку 1.
Малюнок 1 - Активний резонатор. Схема електрична функціональна
Основним елементом активних фільтрів, що реалізують характеристику більш високих порядків, є активний резонатор (ланка), що складається з трьох включених послідовно ОУ, охоплених ланцюгами зворотного зв'язку.
Розрахунок активного смугового фільтра на операційних підсилювачах
Розрахунок проводиться згідно з методикою, викладеної Брандтом Р. [1], розрахункові дані взяті з технічного завдання курсової роботи.
За номограммам знаходимо порядок апроксимує полінома Чебишева
n = 2.
За розділів додатка визначаємо полюси низькочастотної апроксимуючої функції і кількість активних резонаторів.
Кількість резонаторів - 4.
Розрахуємо добротність смугового фільтра
Обчислимо параметри y і r і добротність активних резонаторів.
Де Re і Im - дійсна і уявна частини полюсів резонаторів.
Обчислимо добротність резонаторів
Визначимо резонансні частоти активних резонаторів. Гц
Задамося величиною З 1 = З 2 = 10 -9 Ф і обчислимо ω 0 і еквівалентну індуктивність кожного резонатора.
Знайдемо опір R 1 для кожного резонатора.
Поклавши R 5 = R 6, визначимо названі опору через відомі еквівалентні індуктивності.
Розрахуємо для кожного резонатора R 2.
Для забезпечення режиму повторювача другого каскаду активних резонаторів приймемо опору R 3 = R 4 = 10 кОм.
Вибір елементної бази
Вибір мікросхем ОУ.
Обраний тип мікросхем: безкорпусні ІС 740 УД1-1 - ОУ загального застосування, що працюють в інтервалі температур [-60 º С; +100 º С] з мінімальною напрацюванням на відмову 50000 год. Розсіюється потужність 450 мВт. Тип корпусного аналога 153УД1.
Дані мікросхеми в смузі частот 10 3 ... 10 квітня здатні забезпечувати посилення до 60 дб, що відповідає вимогам ТЗ.
Всі мікросхеми вибираємо одного типу.
Вибір конденсаторів.
Обраний тип конденсаторів К10-43 "В". Керамічні в водородоустойчівом виконанні з нелуженимі (срібними) контактними майданчиками. Максимальна напруга на обкладинках 50 В, діапазон робочих температур [-60 º С; +125 º С]. Допустимі відхилення ємності ± 1%.
Номінали вибраних ємностей вказані в технічній документації.
Вибір резисторів.
Обраний тип резисторів Р1-12-0, 062. Металодіелектричних безвиводние для навісного монтажу в гібридних мікросхемах. Номінальна потужність 0,062 Вт Граничне напруга 50 В, діапазон робочих температур [-60 º С; +70 º С]. Допустимі відхилення опору ± 1%.
Номінали вибраних опорів вказані в технічній документації.
Для перевірки відповідності вибраних елементів, розрахуємо баланс потужностей. Для спрощення розрахунків струм у всіх гілках покладемо рівним максимальному вхідному струмі ОУ.
Споживана потужність.
Потужність, споживана ОУ: P0пот = 4мА · 18В = 0.072Вт Pпот = 6.0 .072 = 0.432Вт
Побудова АЧХ фільтру
Використовуючи обрані по рядах номінали резисторів і конденсаторів, складаємо передавальну функцію для кожного резонатора.
Для першого резонатора.
Для другого резонатора.
Побудуємо графіки АЧХ резонаторів
Ap 1 (f) - перший резонатор
Ap 2 (f) - другий резонатор
Побудуємо АЧХ смугового фільтра, грунтуючись на реальній елементній базі
Аналіз отриманої АЧХ
Грунтуючись на реальній елементної бази (в розрахунках ми отримали ідеальні номінали елементів), ми отримали АЧХ, не збігається з ідеальною. Для оцінки похибок порівняємо реальні характеристики із заданими в ТЗ величинами.
Розрахуємо параметри фільтру
Центральна частота смуги пропускання фільтру.
%
Ширина смуги пропускання фільтра за рівнем - 3 дБ:
Коефіцієнт прямокутності для рівнів загасання - 3 дБ і - 25 дБ.
Нерівномірність АЧХ в смузі пропускання.
Посилення в смузі пропускання фільтра.
Нерівномірність АЧХ і посилення в смузі пропускання відповідає вимогам ТЗ. Спотворена ширина смуги пропускання фільтра за рівнем - 3 дБ, а, отже, і коефіцієнт прямокутності.
Названі невідповідності слід віднести до погрішностей обчислення і округлення чисел. Також сильний вплив справила невідповідність номіналів реальної елементної бази розрахунковими показниками.
До курсової роботи включені принципова схема і складальне креслення. Схема включення і графічне позначення взяті згідно використовуваної літератури. [2]
Список використаної літератури
Брандт Р. «Проектування активних фільтрів з використанням активних резонаторів». «Електроніка», № 9, 1972.
«Основи конструювання та технології РЕЗ: Навчальний посібник для курсового проектування» / Авт.: В.Ф. Борисов, О.О. Мухін, В.В. Чермошенскій и др. - М.: Изд-во МАІ, 2000 .- 128 с.: Іл.
«Розробка та оформлення конструкторської документації радіоелектронної апаратури: Довідник» / Е.Т. Романичева, А.К. Іванова, А.С. Куликов та ін; Під ред. Е.Т. Романичева .- 2-е вид., Перераб. і доп .- М.: Радіо і зв'язок, 1989 .- 448 с.: іл.