Содержание

Задание

Теоретические сведения

Порядок расчета и соображения по методике настройки активных фильтров

Расчет фильтра

Список литературы.

Задание №6 КП ЭБРЭ

Спроектировать активный RC - фильтр нижних частот с ограниченной полосой пропускания, удовлетворяющий следующим требованиям:

- полоса пропускания фильтра от 40 Гц до 60 кГц;

- неравномерность затухания в полосе пропускания должна быть не хуже 1,5дБ;

- полоса задерживания на частоте равной 100 Гц и выше до 500 кГц;

- относительное затухание в полосе задерживания, начиная с частоты равной 100 Гц не менее 30 дБ;

- выходное напряжение около 0,5В на высокоомной (104 Ом) нагрузке.

Теоретические сведения

Тенденция к микроминиатюризации радиоэлектронной аппаратуры в очень острой форме ставит вопрос о путях дальнейшего развития техники селективных устройств.

Уменьшение габаритов LC -фильтров ограничено тем, что добротность катушек индуктивности падает с уменьшением их размеров. Выбирая величину нагрузочного сопротивления LC- фильтра, можно уменьшить индуктивность но при этом необходимо во столько же раз увеличить емкость, т.е. это не приводит к существенному уменьшению габаритов. В то же время активный RС-фильтр можно выполнить в виде микромодульной конструкции или интегральной схемы/ Величину емкости в нем можно уменьшить, увеличивая во столько же раз сопротивление, габариты которого не зависят от номинала

Технология изготовления катушек индуктивности является специфической и вызывает ряд затруднений, особенно в тех случаях когда фильтры занимают сравнительно малый удельный вес в общем объеме аппаратуры. При использовании в фильтрах индуктивностей необходима герметизация всего фильтра или каждой катушки индуктивности в отдельности, что связано с дополнительными технологическими операциями и увеличением веса.

Первые активные RC -фильтры в которых использовались электронные лампы, были известны еще в 30-е годы. Однако их широкое применение стало возможным лишь после организации промышленного производства транзисторов. Тогда появились много численные работы по теории активных RC-цепей и по вопросам инженерного расчета и проектирования активных RC- фильтров.

Описанные в литературе активные фильтры можно подразделить, прежде всего, на линейные и нелинейные (цифровые). В первых активные элементы работают в линейном режиме, во вторых используются импульсные схемы типа мультивибраторов, триггеров и т.д.

Хотя частотные характеристики коэффициентов передачи активных фильтров описываются такими же уравнениями, как и характеристики LC-фильтров, расчеты их различны, и это представляет собой одно из серьезных затруднений при переходе к активным RC-фильтрам. Для активных RС-фильтров не существует метода, который позволял бы расчленять схему на отдельные звенья, рассчитываемые независимо одно от другого. При расчете активных RС-фильтров характеристики отдельных каскадно включаемых звеньев должны подбираться таким образом, чтобы добиться приблизительно постоянного затухания всего фильтра в пределах полосы пропускания. Поэтому, хотя активные RС-фильтры реализуются, как правило, в виде каскадного соединения звеньев, эти звенья рассчитываются все вместе, что, естественно, делает расчет значительно более сложным, хотя в то же время и более строгим, за счет использования методики синтеза по рабочим параметрам

Процесс синтеза электрической схемы можно, как известно, разделить на три этапа:

1) аппроксимацию, т.е. получение математического выражения заданной частотной зависимости затухания.

2) реализацию, т.е. составление соответствующей этому выражению идеализированной электрической схемы;

3) составление реальной электрической схемы, учитывающей неидеальность схемных элементов, наличие источников питания, цепей подачи смещения, введение дополнительных элементов с целью компенсации температурных зависимостей, целесообразный выбор величин схемных элементов с целью получения минимальных габаритов, минимальной чувствительности цепи к изменениям величин элементов и т д.

Первый этап синтеза — аппроксимация — в рассматриваемом случае активных RС-фильтров может основываться на математическом аппарате теории наилучшего приближения функций, нашедшем довольно широкое применение при решении задачи синтеза LC-фильтров по рабочим параметрам . ............