Автор работы: Пользователь скрыл имя, 28 Апреля 2013 в 23:43, курсовая работа
Понятие фильтра было введено в 1915г. Независимо друг от друга Дж. Кэмпбелом и К. Вагнером в связи с их исследованиями в области линий передачи и колебательных систем. Первые простейшие фильтры, служащие для разделения телеграфных и телефонных сигналов, передавшихся по одному проводу, и состоявшие из одной катушки индуктивности и одного конденсатора, были применены военным связистом капитаном Игнатьевым ещё в XIX веке. Другим простейшим типом фильтров, появившимся практически с момента зарождения радиотехники, был колебательный контур, также состоящий из катушки индуктивности и конденсатора. С тех пор теория и технология фильтров непрерывно развивались и продолжают совершенствоваться по настоящий день.
Введение….………………………………………………………..…………4
1. Обзор ПО для проектирования динамических систем.......................….5
1.1 WInSet.................................................................................……..….….5
1.2 NI Multisim...................…………………..……....................................8
1.3 Dymola - Dynamic Modeling Laboratory...........................................10
1.4 Modelica..................................................................................................11
1.5 VisSim . ..................................................................................................12
1.6 Пакет Simulink.. ....................................................................................14
2. Метод проектирования устройств фильтрации по рабочим параметрам 19
2.1 Общие сведения…………………………………………….…….….19
2.2 Методика расчета фильтров на операционных усилителях………20
2.3 Вывод общего вида нормированного и денормированного коэффициентов операторной передаточной функции для фильтра….23
3. Виды аппроксимации частотных характеристик…………………..….25
3.1 Общие сведения.......................................................……..……..……25
3.2 Аппроксимация с помощью полиномов Баттерворта ....…….…26
3.3 Аппроксимация Чебышева инверсная..........................………….…29
4 Вывод передаточных функций звеньев по структуре Салена-Кея........31
5 Моделирование разрабатываемого фильтра на функциональном уровне в MathCAD в частотной и временной областях……………………...…..33
5.1 Характеристики в нормированном виде………………….…........33
5.2 Характеристики в денормированном виде……………….…….....36
6 Разработка принципиальной схемы фильтра и расчёт элементов….…40
7 Моделирование фильтра на схемотехническом уровне в системе Electronic Workbench в частотной и временной областях (измерение
АЧХ, ФЧХ, ИХ, ПХ.......................................................................................42
8 Измерение АЧХ фильтра в системе Electronic Workbench с помощью ЛЧМ сигнала…………………………………………………………..…....46
Заключение…………….…………………………………………..….…...48
Список литературы….…………………………………………..……...…49
Приложение А Схема электрическая принципиальная фильтра..………50
Приложение Б Текст программы в MathCAD……….…………………..52
4
ВВЕДЕНИЕ
Понятие фильтра было введено в 1915г. Независимо друг от друга Дж. Кэмпбелом и К. Вагнером в связи с их исследованиями в области линий передачи и колебательных систем. Первые простейшие фильтры, служащие для разделения телеграфных и телефонных сигналов, передавшихся по одному проводу, и состоявшие из одной катушки индуктивности и одного конденсатора, были применены военным связистом капитаном Игнатьевым ещё в XIX веке. Другим простейшим типом фильтров, появившимся практически с момента зарождения радиотехники, был колебательный контур, также состоящий из катушки индуктивности и конденсатора. С тех пор теория и технология фильтров непрерывно развивались и продолжают совершенствоваться по настоящий день. Сегодня фильтры настолько глубоко вошли в электронную технику, что трудно представить себе сколько-нибудь сложную систему, в которых в той или иной форме не использовались бы фильтры.
Этот процесс усложнения радиоэлектронных устройств привёл к тому, что в настоящее время существует множество самых различных принципов реализации частотно-избирательных устройств: LC-фильтры, активные RC-фильтры, пьезоэлектрические(кварцевые), пьезокерамические, электромеханические, магнитострикционные, спиральные, полосковые, коаксиальные, волноводные, параметрические, цифровые и даже электротепловые – для очень низких частот.
Электрическим фильтром называют четырехполюсник, через который электрические колебания одних частот проходят с малым затуханием, а других с большим. Электрические фильтры по расположению полос пропускания и затухания подразделяют на фильтры нижних частот, фильтры верхних частот, полосовые и заграждающие, или режекторные, фильтры.
Данная курсовая работа будет направлена на проектирование устройства фильтрации, освоение методики расчета его элементов, построение характеристик. Анализ характеристик во временной и частотной областях позволит сделать некоторые выводы о правильности расчёта фильтра на определённых этапах. В курсовой работе будут использованы два вспомогательных программных продукта – это MathCAD 15 как программа построения различных характеристик и численного расчёта выражений, а также Electronic Workbench Multisim 10 как оболочка построения принципиальной схемы фильтра и получения тех же характеристик.