|
|
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
 |
|
Компьютеры, Программирование Компьютеры и периферийные устройства
Проектирование и расчёт полосного фильтра |
Фонарь садовый «Тюльпан». 
Карабин, 6x60 мм. Реферат Курсовая работа: 18с., 8 рис., 2 табл., 3 источника. Объект исследования – активный полосовой фильтр на операционном усилителе. Цель работы – расчёт и синтез схемы полосового фильтра на интегральном операционном усилителе, анализ амплитудно-частотной характеристики полученного устройства. Метод исследования – формирование виртуальной модели фильтра, определение электрических параметров (по средствам ЭВМ). Спроектирован фильтр на операционном усилителе с многопетлевой обратной связью. Устройство характеризуется следующими параметрами: частота среза , полоса пропускания &Del a;f=250 Гц, коэффициентом передачи в полосе пропускания , наклон АЧХ 40(дБ/дек). Установлено, что выбранная схема фильтра является одной из наиболее дешёвых в реализации, при соблюдении предъявляемых к ней требований. Ключевые слова: ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР, АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ЧАСТОТА СРЕЗА, ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ, ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ. СодержаниеВведение 1 Анализ технического задания 2 Синтез схемы и расчет элементов фильтра 3 Расчет АЧХ фильтра на ЭВМ 4 Подбор элементов для схемы Выводы Список использованных источников Введение Цепи фильтрации сигналов – важная и неотъемлемая часть многих систем связи и электрических контрольно-измерительных устройств. Они служат для формирования частотных каналов в системах коммутации, разделения и преобразования электрических сигналов. В большинстве случаев электрический фильтр представляет собой частотно-избирательное устройство. Следовательно, он пропускает сигналы определённых частот и задерживает или ослабляет сигналы других частот. Наиболее общими типами частотно-избирательных фильтров являются фильтры нижних частот (которые пропускают низкие частоты и задерживают высокие частоты), фильтры верхних частот (которые пропускают высокие частоты и задерживают низкие частоты), полосно-пропускающие фильтры (которые пропускают полосу частот и задерживают те частоты, которые расположены выше или ниже этой полосы) и полосно-заграждающие фильтры (которые задерживают полосу частот и пропускают те частоты, которые расположены выше или ниже этой полосы). На практике невозможно реализовать идеальную амплитудно-частотную характеристику фильтра, поскольку требуется сформировать очень узкую переходную область. Следовательно, основная проблема при конструировании фильтра заключается в приближении реализованной реальной характеристики с заданной степенью точности к идеальной. 1. Анализ технического задания Фильтры - это частотно-избирательные устройства, которые пропускают или задерживают сигналы, лежащие в определенных полосах частот. До 60-х годов для реализации фильтров применялись, в основном, пассивные элементы, т.е. индуктивности, конденсаторы и резисторы. Основной проблемой при реализации таких фильтров оказывается размер катушек индуктивности (на низких частотах они становятся слишком громоздкими). С разработкой в 60-х годах интегральных операционных усилителей появилось новое направление проектирования активных фильтров на базе ОУ. В активных фильтрах применяются резисторы, конденсаторы и усилители (активные компоненты), но в них нет катушек индуктивности.
В дальнейшем активные фильтры почти полностью заменили пассивные. Сейчас пассивные фильтры применяются только на высоких частотах (выше 1 МГц), за пределами частотного диапазона большинства ОУ широкого применения. Но даже во многих высокочастотных устройствах, например в радиопередатчиках и приемниках, традиционные пассивные RLC-фильтры заменяются кварцевыми фильтрами и фильтрами на поверхностных акустических волнах. Сейчас во многих случаях аналоговые фильтры заменяются цифровыми. Работа цифровых фильтров обеспечивается, в основном, программными средствами, поэтому они оказываются значительно более гибкими в применении по сравнению с аналоговыми. С помощью цифровых фильтров можно реализовать такие передаточные функции, которые очень трудно получить обычными методами. Тем не менее, цифровые фильтры пока не могут заменить аналоговые во всех ситуациях, поэтому сохраняется потребность в наиболее популярных аналоговых фильтрах — активных RС-фильтрах. Фильтры можно классифицировать по их частотным характеристикам, что в условном виде показано на рис. 1.1. На этом рисунке изображены характеристики фильтра нижних частот (ФНЧ), фильтра верхних частот (ФВЧ), полосового фильтра (ПФ), полосно-подавляющего фильтра (ППФ) и фильтра - &quo ;пробки&quo ; (режекторного фильтра - РФ). Характеристика фазового фильтра (ФФ) на рисунке не показана, т.к. его коэффициент передачи не изменяется с частотой. Основная функция любого фильтра заключается в том, чтобы ослабить сигналы, лежащие в определенных полосах частот, внести в них различные фазовые сдвиги или ввести временную задержку между входным и выходным сигналами. С помощью активных RС-фильтров нельзя получить идеальные формы частотных характеристик в виде показанных на рис. 1.1 прямоугольников со строго постоянным коэффициентом передачи в полосе пропускания, бесконечным ослаблением в полосе подавления и бесконечной крутизной спада при переходе от полосы пропускания к полосе подавления. Проектирование активного фильтра всегда представляет собой поиск компромисса между идеальной формой характеристики и сложностью ее реализации. Это называется &quo ;проблемой аппроксимации&quo ;. Во многих случаях требования к качеству фильтрации позволяют обойтись простейшими фильтрами первого или второго порядков. Проектирование фильтра в этом случае сводится к выбору схемы с наиболее подходящей конфигурацией и последующему расчету значений номиналов элементов для конкретных частот. Однако бывают ситуации, когда требования к фильтрации сигнала могут оказаться гораздо более жесткими, и могут потребоваться схемы фильтров с характеристиками более высоких порядков, чем первый или второй. Рисунок 1.1- Основные типы фильтров. Реальные характеристики фильтров, а именно нижних частот, верхних частот и полосового фильтра, - показаны на рисунке 1.2. Рисунок 1.2 – АЧХ фильтров.На этих рисунках сплошными линиями изображены идеальные характеристики фильтров. Пунктирные линии показывают отклонение реальных характеристик от идеальных. Основными параметрами фильтров нижних и верхних частот являются частота среза f0, коэффициент передачи в полосе пропускания Ко, наклон АЧХ в полосе ограничения п и неравномерность АЧХ в полосе пропускания.
Для полосовых фильтров по аналогии с избирательными усилителями вводят понятие добротности Q и усиления Ко на частоте f0. 2. Синтез схемы и расчет элементов фильтра 2.1 Исходные данные и требования для проектирования фильтра Тип фильтра – ПФ Частота среза, f0 5000 Гц Коэффициент передачи в полосе пропускания, К0 6 Наклон АЧХ в полосе ограничения, 40 дБ/дек Неравномерность АЧХ в полосе пропускания, &Del a;К 20 дБ Полоса пропускания, &Del a;f 250 Гц 2.2 Разработка функциональной схемы На рис. 2.1 приведена структурная схема фильтра с многопетлевой обратной связью. Каждый пассивный двухполюсный элемент в этой схеме может быть либо резистором, либо конденсатором. Рисунок 2.1 – структурная схема фильтра Передаточная функция для данной схемы имеет вид (2.1) Для того чтобы схема на рис. 2.1 выделяла полосу частот, передаточную функцию (2.1) необходимо привести к передаточной функции, соответствующей полосовому звену второго порядка: (2.2) где ωо = 2лf0, H =α·К0. Сравнивая выражения (2.1) и (2.2), нетрудно заметить, что, для того чтобы числитель не был функцией р, в качестве У1 и У4 должны использоваться резистивные проводимости; для того чтобы получить член с р2 в знаменателе, в качестве У3 и У5 должны использоваться емкостные проводимости; для того чтобы получить в знаменателе член, независимый от р, в качестве У2 должна использоваться резистивная проводимость. Итак, однозначно определяются пассивные элементы схемы на рис. 2.1: Y1=1/R1, Y2= pC1, Y3=1/R2, Y4= pC2, Y5=1/R3. Схема полученного полосового фильтра приведена на рис. 2.2. Рисунок 2.2 – Схема полосового фильтра Передаточная функция имеет вид (2.3) Сравнивая последнее выражение с (2.2), получаем соотношения, необходимые для расчета фильтра: (2.4) В том случае, если и , имеем: (2.5) Отсюда ясно, что для получения больших значений добротности значения R1, R2, R3 должны быть по возможности разнесены. Порядок расчета фильтра с заданной добротностью таков. Выбираем величину С1=С2=С, определяем коэффициент К=2πf0C и находим остальные элементы схемы по формулам: (2.6) 2.3 Расчет элементов схемы Выбираем схему фильтра на основе ОУ с многопетлевой обратной связью (см. рис. 2.2). Выбираем ОУ по частоте единичного усиления fТ ОУ ≥ f0 К0 = 15 кГц. Для ОУ типа К140УД6 fТ =1МГц, т.е. последнее неравенство выполняется с запасом. Схема электрическая принципиальная данного ОУ представлена на рисунке 2.3. Паспортные данные выбранного ОУ представлены в таблице . По справочнику, RВХ ОУ = 1000 кОм, RВЫХ ОУ = 150 Ом, т.е. номиналы резисторов в схеме фильтра должны находится в пределах от 1,5 к Ом до 100 к Ом. Рисунок 2.3 – Схема операционного усилителя К140УД6. Зададимся значением емкости С2 = 500 пФ, при этом отметим, что выбранная величина существенно больше возможных паразитных емкостей в схеме. Найдем значение вспомогательного коэффициента Отсюда величина емкости С1 при пФ. Определим значения резисторов схемы фильтра: кОм; кОм; кОм. Проверяем полученное значение частоты: Гц и коэффициента усиления в полосе пропускания: 3. Расчет АЧХ фильтра на ЭВМ Рисунок 3.1 – Полосовой фильтр.
Хотя путь к программированию ИИ кажется открытым, наши знания не соответствуют той основательной уверенности, которую имели вдумчивые инженеры (за десятилетия до первого спутника) в том, что можно достичь луны с помощью ракет, или которая у нас сегодня есть в том, что можно построить ассемблеры с помощью проектирования белка. Программирование настоящего искусственного интеллекта, хотя это и форма инжиниринга, потребует новой науки. Это ставит ИИ вне возможности надёжных прогнозов. Тем не менее нам нужно точное предвидение. Похоже, что люди, цепляющиеся за успокоительные сомнения относительно ИИ, страдают принципиально ошибочными образами будущего. К счастью, автоматизированная разработка спасает некоторых от бремени биошовинистского предрассудка. Большинство людей меньше расстроено идеей о машинах, разрабатывающих машины, чем идеей об истинных системах ИИ общего назначения. Кроме того, уже доказано, что автоматизированная разработка работает; то, что остается сделать – это расширить её. Однако, если вероятно, что возникнут более общие системы, было бы глупо выпустить их из наших расчётов
1. Микросхемо-техника: Схема контроля дешифратора на три входа /восемь выходов/
3. Расчет частотных характеристик активного фильтра второго порядка на операционном усилителе
4. Активный фильтр низких частот
5. Активный фильтр низких частот
9. Моделирование пассивных и активных фильтров
10. Солнечная активность. Солнечно-земные связи
12. Формы творческой активности в американской джазовой практике
13. Применение имплантантов с биологически активным пористо-порошковым покрытием
14. Макрофаги перитонеального экссудата как модель фагоцитоза и нарушений фагоцитарной активности
15. Дешевый активный уголь для поглощения вредных веществ
16. Развитие познавательной активности учащихся на уроках математики
Блинница (блюдо с крышкой) "Золотая Серена", 23,5 см. 
Настольная игра "Времена года". 
Дорожная косметичка, 21x15x12 см, арт. 82630. 17. Технология производства синергической активной пищевой добавки "Эхинацея Янтарная"
19. Передающий модуль бортового ретранслятора станции активных помех
20. ОТКРЫТЫЕ И ЗАКРЫТЫЕ СИСТЕМЫ. АКТИВНАЯ И ПАССИВНАЯ СРЕДА
21. Продолжительность жизни. Старение. Обеспечение активного долголетия
25. Динамика развития читательской активности и усложнение мотивов чтения на протяжении 18-19 веков
26. Проблема активного противостояния злу в романе Владимира Дудинцева «Белые одежды»
27. Необходимость активного отдыха
28. Цефалоспорины: спектр активности, направления клинического применения
29. Содержание биологически активных веществ в лекарственных растениях
31. Определение индуктивности катушки и ее активного сопротивления методом резонанса
32. Сейсмическая активность Земли
Крикет "Зоопарк". 
Сменный фильтр "Аквафор В-100-6" (2 штуки). 
Бейдж с рулеткой, 54x85 мм. 33. Механизм влияния солнечной активности на земные процессы
36. Особенности активных методов обучения в высшей школе
37. Завещание как одна из форм активного волеизъявления
41. Взаимодействие педагога и ребенка как фактор развития творческой активности дошкольника
42. Культура математического языка школьников и их познавательная активность
43. Тора и "дерех эрец". Активная жизнь в этом мире
44. Наркотики, алкоголь и сексуальная активность подростков
45. Управление экономической активностью молодежи
46. Стиль саморегуляции произвольной активности лыжника-гонщика в спорте высших достижений
47. Влияние игротренинга на двигательную активность детей старшего дошкольного возраста
48. Влияние уровня двигательной активности на формирование функциональных систем
Шкатулка для украшений Jardin D'Ete, цвет бежевый, "рептилия", 13x13x5,5 см. 
Каталка Glory "Утка" музыкальная (синяя). 
Доска чертежная Attache Selection, А3, 51x36,4 см. 49. Средства повышения двигательной активности учащихся вспомогательной школы
50. Факторы, определяющие физкультурно-спортивную активность студентов
51. Двигательная активность студентов: структура, нормы, содержание
53. Формирование физической активности детей и подростков как социально-педагогическая проблема
57. Активные операции в банковской деятельности
59. Активные процессы современного словопроизводства
60. Активные операции коммерческих банков
61. Активность береговой ласточки
63. Активность Ni и Fe в синтезе наноуглерода при каталитической конверсии метана
Пеленки одноразовые впитывающие TerezaMed "Normal" (60х90 см, 30 штук). 
Спрей для очистки маркерных досок, 250 мл. 
Шампунь детский "Bubchen", 400 мл. 65. Фотосинтетическая активность сои при использовании ирлитов
66. Поверхностно-активные вещества. Природные и синтетические. Их преимущества и недостатки
67. Аномальные вариации естественного нейтронного потока в сейсмически активной зоне
68. Солнечная активность, атмосфера и погода.
73. Биологически активные добавки к пище
75. Активный туризм
76. Физическая активность - средство совершенствования организма
77. Влияние уровня двигательной активности на формирование функциональных систем
79. Проявление солнечной активности в геофизических параметрах
80. Активно-пассивные операции коммерческих банков
Клей ПВА, 500 грамм. 
Мультиплеер "Мамонтенок". 
Переносная люлька-кокон "Кошки на белом". 81. Активные и пассивные операции коммерческих банков
83. Аналіз ефективності і активності фінансових операцій ВАТ "Міжнародний комерційний банк"
85. Эйкозаноиды - общая группа физиологически и фармакологически активных соединений
89. Активность основных карбокмипептидаз в тканях пренатально алкоголизированных крыс
90. Активность плаценты при гестозах
96. Облік активної частини балансу підприємства
Деревянная игрушка "Набор для обучения". 
Интеллектуальная игра "Кубики для всех". 
Набор фломастеров (6 цветов). 97. Учет активных операций с ценными бумагами
98. Активные и пассивные счета
99. Аналитический учет и активные операции банков
100. Современный активный English
Совок №5. 
