Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Активный фильтр нижних частот на операционном усилителе

Расчет фильтра

1. Определение требуемого типа и порядка фильтра

Тип фильтра определяется допустимой неравномерностью его АЧХ в полосе пропускания. Поскольку 0, то тип проектируемого фильтра - тип Чебышева.

Необходимый порядок фильтра определяется шириной переходной области , минимальным затуханием на частоте заграждения и допустимой неравномерностью в полосе пропускания .

.

= для ФНЧ.

Количество звеньев определяется соотношением = 3.

Таким образом, в проекте рассматривается каскадная реализация фильтра 6-го порядка в виде соединения взаимонезависимых звеньев 2-го порядка(n- четное).

2. Расчет коэффициентов и и добротности звеньев обобщенной АЧХ фильтра

Численное значение этих коэффициентов зависит от типа фильтра, его порядка, допустимой неравномерности АЧХ в полосе пропускания и рассчитываются из соотношений:

n=6

,

, i=1,2,…..,N

здесь , добротности рассчитываются по формуле

.

Таким образом, для полиномиальных коэффициентов и добротностей получаем следующую таблицу

При

1

3,50613

10,0073

0,9022

2

0,4816

1,8763

2,8442

3

0,0972

1,0352

10,8303

3. Выбор и расчет звеньев фильтра

Перед расчетом разделим общий коэффициент усиления, требуемый от ARCФ, между звеньями .

Для расчета звеньев необходимы значения верхней граничной частоты и полиномиальных коэффициентов.

Обобщенное выражение передаточных характеристики звеньев ФНЧ второго порядка имеют вид:

.

Для первого звена возьмем звено ФНЧ второго порядка на повторителе. Оно содержит минимальное количество элементов.

Выбираем номинальное значение емкости , близкое к значению , получим

0.0133 мкФ. При этом значении , подбираем , согласно условию

получим 0.00398 мкФ.

Конденсаторы для этих номиналов подобраны следующие

для - К10-17а-М47-13000пФ5%,

для - К10-17а- П33-3900пФ5%.

Теперь рассчитаем значения сопротивлений для первого звена.

, .

Получим следующие приблизительные значения

. Резисторы для этих значений подобраны следующие

для - С2-29В-0.125-104кОм1%А,

для - С2-29В-75кОм%А.

Для исключения влияния параметров реального ОУ на АЧХ, выбирая ОУ, исходим из следующих требований:- частота единичного усиления, величина резисторов во входных цепях должна быть существенно меньше входного сопротивления ОУ, а в выходных не менее допустимой величины нагрузки ОУ.

Поэтому подобран ОУ - 140УД6А

Схема звена ФНЧ на повторителе имеет вид

Передаточная характеристика для звена на повторителе имеет следующий вид

.

Для второго и третьего звеньев возьмем порядка с многопетлевой ООС. Это звено обеспечивает усиление сигнала. Этому выбору способствовали значения следующих соотношений для этих двух звеньев

Поскольку в этом звене на операционном усилителе инверторный вход, то коэффициенты усиления на нулевой частоте отрицательны.

Итак, для второго звена значение =0.0133 мкФ. По таблице номинальных значений возьмем следующий конденсатор со следующим номинальным значением

К10-17а-М47-13000пФ5%.

Такой же конденсатор для возьмем и для третьего звена.

Далее , по таблице номинальных значений подберем следующий конденсатор со следующим номинальным значением

К10-17а-П33-130пФ5%.

Аналогично вычисляя для второго звена, получим , и, подобрав конденсатор по справочнику, возьмем следующий со следующим номинальным значением

К10-17а-П33-5.1пФ5%.

Теперь рассчитаем значения сопротивлений для резисторов первого и второго звеньев по следующим формулам

,

,

.

Получим следующие приблизительные значения сопротивлений для второго звена

.

Подобрав по справочнику возьмем следующие резисторы со следующими номинальными значениями:

для - С2-29В-0.125-162кОм1%А,

для - С2-29В-0.125-324кОм%А,

для - C2-29В-0.125-0,149МОм1%А.

Проведя аналогичный расчет для третьего звена, получим следующие приблизительные значения

.

Однако с такими значениями невозможно подобрать резисторы для реализации звена.

Поэтому уменьшаем каждое из значений сопротивлений в десять раз.

Далее, подобрав по справочнику, возьмем следующие резисторы со следующими номинальными значениями:

для - С2-29В-0.125-2.43кОм1%А,

для - С2-29В-0.125-9.76кОм%А,

для - C2-29В-0.25-2.84МОм1%А.

При выборе ОУ необходимо руководствоваться теми же аспектами, что и в случае с первыми двумя звеньями.

Таким образом, для второго и третьего звеньев подходит ОУ 140УД6А.

Передаточная характеристика звена с многопетлевой ООС имеет вид

.

Схема звена имеет вид

АЧХ звеньев в зависимости от , где , имеют вид

,

,

АЧХ всего фильтра имеет вид произведения АЧХ каждого из звеньев k=k1*k2*k3.

Ниже представлен график этой зависимости

Итак, схема активного фильтра нижних частот имеет вид

Перв. примен.

Поз.

Наименование

Кол.

Примеч.

Конденсаторы

С1,С3,С5

К10-17а-M47-13000пФ±5%ОЖО.460.107

3

С2

К10-17а-П33-3900пФ±5% ОЖО.460.107

1

С4

К10-17а-П33-130пФ±5% ОЖО.460.107

С6

К10-17а-П33-5.1пФ±5% ОЖО.460.107

Справ. №№

Резисторы

R1

C2-29B-0.125-104кОм±1%А ОЖО.467.099 ТУ

1

R2

C2-29B-0.125-75кОм±1%А ОЖО.467.099 ТУ

1

R3

C2-29B-0.125-162кОм±1%А ОЖО.467.099 ТУ

1

R4

C2-29B-0.125-324кОм±1%А ОЖО.467.099 ТУ

1

R5

C2-29B-0.125-0.149МОм±1%А ОЖО.467.099 ТУ

1

R6

C2-29B-0.125-2.43кОм±1%А ОЖО.467.099 ТУ

1

R7

C2-29B-0.125-9.76кОм±1%А ОЖО.467.099 ТУ

1

R8

C2-29B-0.125-2.85МОм±1%А ОЖО.467.099 ТУ

1

Подп. и дата

Операционные усилители

D1,…,D3

K140УД6А ОЖО.435.085 ТУ

3

Инв.№ дубл.

Взам.инв.№

Подп.и дата

Инв.№№подл.

Активный фильтр нижних частот на операционном усилителе(спецификация)

Лист

Листов

1

1

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Право
Психология
Религиоведение
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее