Академія
КафедраВ«Радіотехніка та електронікаВ»
Курсовий проект
подисципліни
В«Основи теорії кілВ»
Розрахунокелектричних фільтрів
Завдання
За заданим вимогам справитирозрахунок:
1)ФВЧ Чебишева,призначеного для апаратури ущільнення спеціального типу. Дати оцінку отриманихрішень і обгрунтувати вибір варіанту фільтра.
В·Кордон смугипропускання фільтра: f 0 = 83 кГц;
В·Кордон смугизатримання фільтра: f до = 44,86 кГц;
В·Нерівномірністьхарактеристики загасання в смузі пропускання:
О”а = 0,17 дБ;
В·Гарантованезагасання в смузі затримки: а 0 = 2,65 Нп;
В·Опіргенератора і навантаження: R г = R н = 350 Ом;
2)ПФ Баттервортапризначеного для апаратури ущільнення спеціального типу. Дати оцінкуотриманих рішень і обгрунтувати вибір варіанту фільтра.
В·Межі смугипропускання фільтра: f -х = 31 кГц, f х = 42 кГц;
В·Кордон смугизатримання фільтра: f -до = 28,1 кГц;
В·Нерівномірністьхарактеристики загасання в смузі пропускання:
О”а = 1,55 дБ;
В·Гарантованезагасання в смузі затримки: а 0 = 2,25 Нп;
В·Опіргенератора і навантаження: R г = R н = 350 Ом;
Анотація
Дана курсова робота призначенадля закріплення, систематизації та розширення знань, отриманих у ході вивченнятеми В«ФільтриВ» з дисципліни Основи теорії кіл. Курсова робота представляєсобою творче рішення конкретних інженерних задач, в ході виконання якихпроводиться аналіз і розрахунок фільтрів, а також вибір варіанту фільтрів поотриманими результатами у відповідності з вимогами.
Робота складається з розрахунку двох фільтрів,а також пояснювальних малюнків і додатків. Робота виконувалася з урахуваннямрекомендацій навчального посібника [1]. Цю роботу можна розділити на дві частини.
У першій частині проводиться розрахунокфільтра високих частот Чебишева і перевіряється правильність розрахунку за допомогою моделюванняфільтра в середовищі Еlektronics Workbench, версія 5.12.
У другій частині проводиться розрахуноксмугового фільтра Баттерворта, а також перевіряється правильність розрахунку.
В кінці курсової роботи представленідодатки включають у себе принципові схеми фільтрів і специфікаціюелементів.
На закінчення робиться висновок провиконану роботу.
Зміст
1. Розробка фільтру високих частот Чебишева ............................ 7
1.1 Аналіз завдання .................................................................. 7
1.2 Розрахунок ФВЧ Чебишева......................................................... 7
2. Розробка смугового фільтра Баттерворта............................. 15
2.1 Аналіз завдання ................................................................. 15
2.2 Розрахунок ПФ Баттерворта ........................................................ 15
Бібліографічний список ...................................................... 24
Додаток 1.1 ..................................................................... 25
Додаток 1.2 ..................................................................... 26
Додаток 2.1 ..................................................................... 27
Додаток 2.2 ..................................................................... 28
Введення
Електричний фільтр являєсобою чотириполюсник, призначений для виділення із складу складногоелектричного коливання частотних складових, розташованих у заданійсмузі частот, і придушення тих складових, які розташовані в іншихсмугах частот. Перша з названих смуг являє собою смугупропускання, а друга - смугу затримування.
На початку нашого сторіччяелектричні фільтри, складені з ряду котушок індуктивності таконденсаторів, отримали широке застосування в техніці. Завдяки їх застосуваннювиявилося можливим здійснення багатьох магістралей далекого телефонного,телеграфної та інших видів зв'язку. У 30-і роки почався розвиток сучасної теоріїпобудови електричних фільтрів, заснованої на використанні строгих математичнихметодів найкращого наближення функцій, розроблених великим російським ученим іматематиком П.Л. Чебишевим і його учнями та послідовниками. Застосування цихметодів дозволило забезпечити побудову електричних фільтрів з потрібними характеристикамипри мінімально необхідному числі елементів. Особливо швидке і пліднерозвиток методів синтезу електричних ланцюгів, і зокрема електричних фільтрів,досягнуто в результаті застосування ЕОМ і розробки спеціальних методіврозрахунку. В даний час електричні фільтри реалізуються не тільки у виглядіелектричних ланцюгів з котушками індуктивності і конденсаторами, але такожпрактичне застосування отримали кварцові, електромеханічні, активні RС -фільтри і інші.
По взаємному розташуванню смугпропускання і смуг затримування розрізняють фільтри нижніх частот (ФНЧ), фільтриверхніх частот (ФВЧ), смугові (ПФ) і режекторние фільтри (РФ).
Електричні фільтри, у якихпередавальна функція має вигляд,
отримали назву поліноміальних.
Фільтри, у яких в ході вирішеннязадачі апроксимації використовуються методи теорії найкращого рівномірногонаближення функцій і, як наслідок, характеристики загасання яких в смузіпропускання мають рівні мінімуми і рівні максимуми, називаються фільтрами зравноволновимі характеристиками затухання, а поліноміальні фільтри цього типучасто називаються фільтрами з характеристиками Чебишева.
Якщо необхідно отримати фільтр звеликим загасанням в смузі затримання, застосування поліноміальних конструкційпризводить до значного числа елементів. У таких випадках необхідно звернутисядо іншим передавальним функцій:
де ... - частоти в смузі загасання, деАЧХ фільтра звертається в нуль (загасання приймає нескінченно велике значення,тобто спостерігається сплеск загасання). Фільтри з такими передаточнимихарактеристиками називаються фільтрами з характеристиками Золотарьова,характеристики загасання яких задовольняють наступним вимогам:
а) загасання фільтра в смузіпропускання не повинні перевищувати а, а в смузі затримання бути неменше <а 0
б) функція, яка в інтервалінормованих частот від 0 до 1 не перевищувала б 1, а в інтервалі частот великих1 найменше за модулем її значення було б максимально можливим, називаєтьсядробом Золотарьова. Іноді фільтри з характеристиками загасання Золотарьованазивають еліптичними, оскільки значення нулів і полюсів дробу Золотарьовавиражаються через еліптичні функції.
1.Розробка фільтру високих частот Чебишева
1.1 Аналіз завдання
У даному розділі проводиться розрахунокФВЧ, призначеного для апаратури ущільнення спеціального типу.
Розрахований фільтр повинензадовольняти наступним вимогам:
- загасання фільтра в смузі пропусканняне повинно перевищувати заданої нерівномірності загасання Dа;
- в смузі затримання загасанняповинно бути не менше гарантованого загасання а 0 .
Нерівномірність загасання ігарантоване затухання визначають кількість елементів, число ланок схеми,причому дані величини повинні бути забезпечені при будь-яких обставинах.
Вимоги до частотної залежностізагасання ФВЧ Чебишева:
1.Кордон смугипропускання фільтра: f 0 = 83 кГц;
2.Кордон смугизатримання фільтра: f до = 44,86 кГц;
3.Нерівномірністьхарактеристики загасання в смузі пропускання: О”а = 0,17 дБ;
4.Гарантованезагасання в смузі затримки: а 0 = 23 дБ;
5.Опіргенератора і навантаження: R г = R н = 350 Ом;
Вимоги до частотної залежностізагасання цього фільтра зображені на малюнку 1.1....
