Проектирование режекторного фильтра - Курсовая работа

Агентство по образованию Российской Федерации Вологодский государственный технический университет кафедра АВТНеобходимо разработать полную принципиальную электрическую схему и конструкцию режекторного фильтра, отвечающего поставленным требованиям реализованного на дискретных компонентах D - необходимое минимальное затухание фильтра за пределами полосы пропускания (в децибелах);Курсовое проектирование по дисциплине «Электронные устройства систем управления» направлено на развитие основных навыков инженерной работы по синтезу и анализу простейших электронных устройств.Фильтр - устройство, устанавливаемое между выводами электрической цепи с целью изменения соотношения между частотными составляющими спектра проходящего через него сигнала. В соответствии с изложенным фильтр описывается обыкновенным линейным дифференциальным уравнением некоторого порядка n: (1.1) где х=х(t) - входной сигнал фильтра (обычно - входное напряжение); Необходимо отметить, что вместо записанного одного уравнения фильтр может быть описан линейной системой из n дифференциальных уравнений первого порядка (системой дифференциальных уравнений в форме Коши). Режекторный фильтр (полосно-заграждающий) - электрический фильтр, не пропускающий колебаний некоторой полосы частот и пропускающий колебания с частотами, выходящими за пределы этой полосы. Полосно-заграждающий фильтр (называется также полосно-задерживающим или полосно-исключающим, или V-образным) представляет собой устройство, которое подавляет сигналы в единственной полосе частот и пропускает сигналы со всеми другими частотами.Режекторные фильтры создаются на основе каскадного соединения реализованных звеньев второго порядка. Аппроксимации по Чебышеву и Баттерворту обеспечивают одинаковую скорость нарастания затухания в полосе задерживания. Также фильтр Чебышева I рода наиболее прост в реализации, и в полосе пропускания такого фильтра есть пульсации, отсутствующие в фильтрах других типов. Представим на рисунке 2.1 общую структурную схему режекторного фильтра. С помощью рисунка 2.2 устанавливаем, что требуемое подавление может обеспечить фильтр с полиномиальной чебышевской характеристикой при n = 4По расчетам режекторный фильтр получился 4 порядка. Передаточная функция режекторного фильтра Чебышева с порядком 4, будет содержать сомножители для каждого звена второго порядка. Числа К1 и К2 представляют собой коэффициенты усиления двух режекторных звеньев и должны выбираться так чтобы выполнялось равенство К1*К2 = К Для расчета 1 звена выполняем следующие шаги: 1) Выбираем С=1 2) Выбираем номинальное значение емкости С1 близкое к значению 10/f0 и вычислить сопротивления : R1=1/2*?0*C*Q*C1Заменим операционный усилитель с нулевой передачей по напряжению и почти нулевой передачей по току схемной реализацией с использованием дискретных компонентов. Под это определение подпадает усилитель на основе полевого и биполярного транзисторов. Плюсы данной реализации - хорошие физические характеристики усилителя (большое входное сопротивление, следовательно усилитель не влияет на параметры внешней схемы, и низкое выходное, следовательно диапазон сопротивлений нагрузок расширяется, легко настраиваемый коэффициент усиления каскада) Выберем полевой транзистор с p-n переходом и каналом n-типа серии КП302А. Построим схему в программе Electronics Workbench и посмотрим как она работает: Рисунок 4.3Используем усилитель рассчитанный в контрольной работе принципиальная электрическая схема которого представлена на рис 4.1, изменив его параметры под соответствие заданию: K=20log20(ДБ)=10-коэффициент усиления усилителяВ соответствии с ГОСТ 2825 - 67 выберем резисторы типа МЛТ с номинальной мощностью 0,125 Вт, металлодиэлектрические с металлоэлектрическим проводящим слоем, для навесного монтажа [4].Для автоматизации исследования разработанной в курсовом проекте электронной системы использовалась программа Electronics Workbench v. Моделирование проводилось с использованием идеальных транзисторов изза отсутствия в библиотеке транзисторов нужной спецификации. Bode data for reject filter .ewb column 1 frequency (Hz) column 2 gain (DB) column 3 gain (linear) column 4 phase (degrees)В процессе выполнения курсового проекта по проектированию режекторного фильтра на дискретных компонентах были изучены основные принципы проектирования узлов.

Содержание

Техническое задание

Введение

1. Аналитический обзор

2. Разработка структурной схемы

3. Разработка принципиальной схемы устройства и расчет ее основных элементов и параметров

4. Замена операционного усилителя на дискретные компоненты

4.1 Расчет усилителя

4.2 Выбор номиналов компонентов

4.3 Полная принципиальная схема устройства

5. Моделирование работы устройства

6. Разработка конструкции устройства

Заключение

Список использованных источников

Приложение А Приложение Б

Приложение В

Техническое задание