Расчет полосно-пропускающего фильтра Баттерворта, проверка его симметричности и коэффициента перекрытия. Определение передаточной функции проектируемого фильтра. Расчет каскадов, потребляемых токов, мощности, надежности. Выбор элементной базы устройства.
Однако в области низких частот требуются конденсаторы большой емкости и катушки с большой индуктивностью, имеющие большую массу и габариты, чем интегральные микросхемы, что приводит к увеличению массы и габаритов устройства в целом. Поэтому в области низких частот используют фильтры, построенные на основе RC-цепей и операционных усилителей и называемые активными фильтрами.Такой фильтр пропускает на выход сигналы, частоты которых находятся в пределах полосы пропускания такого фильтра, и задерживает сигналы с частотами вне этой полосы. Его полоса пропускания, согласно техническому заданию, ограничена снизу частотой и сверху частотой . При этом допускается неравномерность частотной характеристики фильтра в полосе пропускания, составляющая .Для выбора схемной реализации проектируемого фильтра проверим его на симметричность.При проектировании фильтров высоких частот, полосовых и режекторных фильтров удобно использовать метод ФНЧ-прототипа. Такой фильтр характеризуется нормированными параметрами, на основе которых можно получить требуемый фильтр. Нормированную граничную частоту полосы задерживания ФНЧ-прототипа определим следующим образом: , Используя нормированные параметры ФНЧ-прототипа и заданные значения неравномерности АЧХ в полосе пропускания и затухания в полосе задерживания, определим порядок фильтра-прототипа.Для получения передаточной функции проектируемого полосно-пропускающего фильтра совершим подстановку: .Частота полюса: Добротность полюса: Добротность полюса , поэтому каскад будем строить по схеме, показанной на рис. Этот каскад имеет передаточную характеристику вида: . Номиналы конденсаторов и резистора были выбраны из ряда Е24. Добротность полюса , поэтому каскад будем строить по схеме, аналогичной схеме первого каскада. Частота полюса: Добротность полюса: Добротность полюса , поэтому каскад будем строить по схеме, показанной на рис.Схема проектируемого полосно-пропускающего фильтра содержит 6 резисторов, 9 конденсаторов и 3 операционных усилителя. В результате тестирования схемы в программе MICROCAP выяснилось, что при подаче на вход фильтра гармонического напряжения амплитудой 10 В мощности, рассеиваемые на резисторах, не превышают 1 МВТ. На основании номиналов (а также рабочих напряжений в случае конденсаторов) из справочника [1] выберем реальные элементы. Рассчитанные значения сопротивлений и емкостей, номиналы и наименования реальных элементов приведем в таблице 3.1. Операционные усилители DA1, DA2 и DA3 выберем, исходя из тех требований, что их частота среза должна быть много больше верхней частоты пропускания фильтра, входное сопротивление должно быть как минимум на порядок больше сопротивлений резисторов, а выходное - меньше.Расчет потребляемых токов сводится к тому, что необходимо определить суммарное потребление тока всеми микросхемами, то есть: (4.1) где Іобщ - общий ток, потребляемый устройством, Ik - ток, потребляемый k-той микросхемой, m - общее число микросхем, n - число микросхем данного типа.Расчет потребляемой мощности сводится к тому, что необходимо определить мощность потребляемую устройством, то есть: (5.1) где Робщ - общая потребляемая мощность, Uпит - напряжение питания.Надежность - это свойство изделия сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортировки. Надежность электронного устройства зависит от правильности выбора режимов работы входящих в его состав электрорадиоэлементов и микросхем, от качества изготовления элементов, их расположения на печатной плате, условий эксплуатации изделия. Надежность элемента электрической схемы характеризуется величиной интенсивности отказов , отражающей количество отказов в единицу времени. Соответственно, надежность всего устройства определяется суммарной интенсивностью отказов всех его элементов. Воспользуемся известными значениями интенсивностей отказов для каждого типа элементов и зададимся значениями эксплуатационных коэффициентов отказов .В результате курсового проектирования на основе требований технического задания был разработан активный полосно-пропускающий фильтр Баттерворта 6-го порядка. Фильтр реализован каскадным соединением трех полосно-пропускающих цепей 2-го порядка с емкостным входом для добротностей полюсов равной 2.
План
Содержание
Введение
1. Анализ технического задания
2. Расчет фильтра
2.1 Проверка симметричности фильтра и коэффициента перекрытия6
2.2 Расчет фильтра-прототипа
2.3 Расчет передаточной функции проектируемого фильтра
2.4 Расчет каскадов фильтра
3. Выбор элементной базы устройства
4. Расчет потребляемых токов
5. Расчет потребляемой мощности
6. Расчет надежности устройства
Заключение
Список использованных источников
Приложение
Введение
В радиоэлектронных устройствах широкое применение нашел такой вид линейных четырехполюсников, как электрические фильтры. Они предназначены для выделения или ослабления сигналов с заданным частотным спектром. В простейшем случае это пассивные фильтры, построенные на основе резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности. Однако в области низких частот требуются конденсаторы большой емкости и катушки с большой индуктивностью, имеющие большую массу и габариты, чем интегральные микросхемы, что приводит к увеличению массы и габаритов устройства в целом. Поэтому в области низких частот используют фильтры, построенные на основе RC-цепей и операционных усилителей и называемые активными фильтрами. Как и пассивные фильтры, построенные на RLC-элементах, такие фильтры могут быть фильтрами низких частот, верхних частот, полосно-пропускающими (полосовыми) или полосно-заграждающими (режекторными) фильтрами [3].
Целью курсового проекта является закрепление знаний и навыков, полученных на аудиторных занятиях, а также приобретение опыта инженерного проектирования электронных средств [2].
Вывод
В результате курсового проектирования на основе требований технического задания был разработан активный полосно-пропускающий фильтр Баттерворта 6-го порядка. Фильтр реализован каскадным соединением трех полосно-пропускающих цепей 2-го порядка с емкостным входом для добротностей полюсов равной 2. С вероятностью 0.9 фильтр будет безотказно работать в течение 4.05 лет.
На основе полученных номиналов был проведен анализ схемы фильтра и получены его частотные характеристики. Они приведены в приложении А. По полученным частотным характеристикам видно, что фильтр удовлетворяет требованиям технического задания.
Список литературы
1. Акимов Н.Н. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справочник. - Мн.: Беларусь, 1994 г. - 591 с.
2. Донцов В.М. Анализ и проектирование активных фильтров. - ОРЕЛГТУ, 2008 г. - 67 с.
3. Нефедов В.И. Основы радиоэлектроники и связи. - М.: Высшая школа, 2009. - 735 с.
4. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. В 2 т. Т.1. - М.: Мир, 1986. - 598 с.
5. Операционные усилители отечественные // Чип и Дип - Электронные компоненты и приборы.
6.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
