Частотные фильтры нижних частот

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение………………………………………………………..……………….3
1 Цели и задачи…………………………………………………………………4  2 Исходные данные для расчета фильтра.…………………………….……...5
3 Расчет параметров элементов фильтра..…………………………………....7
4 Выводы…………………………………………………………………...….10
Список использованных источников………………...………………...…….11
Приложение А. Электрическая схема фильтра верхних частот принципиальная…...…………………………………………………….……12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Частотные фильтры электрических  сигналов предназначены для повышения  помехоустойчивости различных электронных  устройств и систем, в том числе  и систем управления на их основе. Они  широко применяются в автоматике, радиотехнике, измерительной технике, технике связи, электронной вычислительной технике и т.д. Фильтры обеспечивают выделения сигнала из помех.

 Идеальные фильтры  не ослабляют сигнал в полосе пропускания и полностью исключают прохождение сигнала в полосе задержания, обладая бесконечно большой крутизной амплитудно-частотной характеристики на частоте среза.

Аналогичные параметры реальных фильтров конечны и зависят как  от применяемых электрорадиоэлементов (в дальнейшем – элементов схемы  или просто элементов), так и от схемотехнических решений.

Классифицируют фильтры  в основном, учитывая:

- вид амплитудно-частотной  характеристики (в зависимости от  полосы

пропускания и полосы задержания);

- структуру схемы (Г  -, Т -, П - структуры и т.д.);

- применяемые элементы (RC - фильтры, LC - фильтры, кварцевые

фильтры, электромеханические  фильтры и т.д.);

- особенности построения  схем параллельного и последовательного

плеча (фильтры типа К  и M);

- отсутствие или наличие  в схеме фильтра источника  энергии (пассив-

ные и активные фильтры) и  т.д.

В настоящем руководстве  рассматриваются простые варианты пассивных фильтров верхних частот. Для расчета предлагаются RC - фильтры ФВЧ Т- структуры.

1 Цели и задачи.

 

     Целью данной лабораторной работы является исследование пассивных частотных фильтров электрических сигнал. В данном случае фильтр верхних частот Т – структуры.

     Задачами для  данной работы выступают:  расчёт  параметров элементов фильтра  на основе исходных данных, частоту  среза, а также найти абсолютную  и оптимальную погрешности фильтра. 

      В конце  работы подготовить приложение  с наименованием элементов фильтра  и их параметров в отдельной  таблице.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Исходные данные для расчета фильтра.

В лабораторной работе дан  следующий фильтр:

Пассивный  RC – фильтр верхних частот Т – структуры,  рисунок 2;

Частота среза:  fср– 3,2кГц;

Ёмкость конденсатора: С – 68,6nF

Параметры резистора:  R - ?

 Схема фильтра Г – структуры представлена на рисунке 1.

 

 

Рисунок 1- Схема пассивного ФВЧ фильтра Г – структуры.

Рисунок 2 – Схема пассивного ФВЧ фильтра Т – структуры  

       На рисунке  3 представлена идеальная амплитудно-частотная характеристика фильтра верхних частот.

      Фильтр  верхних частот (далее ФВЧ) пропускает сигнал с частотами выше частоты среза и исключает прохождения сигнала в остальном диапазоне частот ниже частоты среза.

 

 

Рисунок 3 - Идеальная амплитудно - частотная характеристика ФВЧ, где Кп – коэффициент передачи импульса, fср – частота среза.

 

 

 

 

 

 

3 Расчет параметров элемента фильтра RC- фильтра.

    Для начала необходимо рассчитать параметры резистора через Г-структуру RC-ФВЧ по следующей формуле:

 

В отличии от Т – структуры, Г – структура имеет два элемента, вместо трёх.

                                             

       ___________1_____________

R= 2 * 3,14  *  68,6*10^-9  *  3,2*10³  = 7,25*10³;

 

R=7,25кОм.

     На основании таблицы В.1 и позиции Е24, номинальное значение резистора приравниваем к 7,5кОм, а емкость конденсатора приравниваем к значению 6,8нФ

R:=7,5кОм

С:=6,8нФ

    

 

 

 

 

 

По расчётам Г - структуры рассчитаем Т – структуру фильтра.

Рисунок 3- Схема пассивного ФВЧ фильтра Т – структуры.

 

По полученным расчётам Т - структуры переводим их в Г - структуру и  рассчитываем частоту  среза (f_c ) фильтра:                                                          

            _{________________1_______________}

fc1 =2 * 3,14  *  7,5*10³  * 68,6*10^-9 = 3,09кГц

 

Нахождение абсолютной погрешности:

,

где fc0 – заданное значение частоты среза, а  fc1 – полученное значение частоты среза.

 

 

 

Нахождение относительной  погрешности:

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выводы

  

      В закреплении нашей расчётно-графической работы можно отметить, что мы закрепили навыку и знания, полученные на лабораторных и аудиторских занятиях, а также научились применять эти знания в конкретно поставленной задаче.

  В ходе выполнения  работы был рассчитан пассивный  RC – фильтр верхних частот Т – структуры, с ниже указанными параметрами:

f_с = 3,22кГц;

С = 6,8нФ;

R = 7,5кОм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  использованных источников

 

1 Коротченко Ю.И. Частотные фильтры электрических сигналов: пассивные фильтры. Практическое руководство по выполнению расчетно-графической работы. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005.- 21 с.

2 Усатенко С.Т. Каченюк Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. - М.: Издательство стандартов, 1992. - 316 с.

3 Бобровников Л.З. Электроника: Учебник для вузов. 5 – е изд., перераб. и доп. – СПб.: Питер, 2004. – 560 с.

4 ГОСТ 2.701-84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. - Взамен ГОСТ 2.701-76. Введен 01.07.1985. - М.: Издательство стандартов, 1985. - 16 с.

5 СТП 101-00. Общие требования и правила оформления выпускных квалификационных работ, курсовых проектов (работ), отчетов по РГР, по УИРС, по производственной практике и рефератов. - Взамен СТП 2069022.101-88, 8 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение А

(обязательное)

Электрическая схема  фильтра верхних частот

Принципиальная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица, перечень элементов:

 

Поз.	Наименование	Кол-во	Примечание
С1,С2	Конденсатор КМ-56-М47-4-6,8nФ 5% ОЖО 460.043 ТУ	2
R1	Резистор  МЛТ 0,125-7,5 кОм 5% ГОСТ 7113-71	1
хР1	Вилка РП 10-22  ГЕО.364.000 ТУ	1