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 ВЫВОД ПЕРЕДАТОЧНЫХ ФУНКЦИЙ ФИЛЬТРОВЫХ ЗВЕНЬЕВ ПО СТРУКТУРЕ САЛЛЕНА-КЕЯ
Рассмотрим общую схему фильтра верхних частот по структуре Саллена-Кея второго порядка, которая изображена на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 - Структура фильтра Салена-Кея второго порядка
Выразим токи по закону Кирхгофа:
(4.1)
Из этой системы найдем отношение , которое дает нам коэффициент передачи фильтра:
Передаточная функция для фильтра второго порядка в нормированном виде:
, где (4.3)
Сравнивая (4.2) с операторной передаточной функцией фильтрового звена верхних частот второго порядка с аппроксимацией частотных характеристик Чебышева (4.3), устанавливаем (рисунок 4.2).
Рисунок 4.2 - Фильтровое звено верхних частот второго порядка по структуре Саллена-Кея с аппроксимацией Баттерворта
Запишем (4.2) с учетом указанных проводимостей
которую преобразуем к виду (6.3)
где - коэффициент усиления по напряжению неинвертирующего усилителя с замкнутой обратной связью.