Проектирование активного фильтра верхних частот Баттерворта

Полная схема фильтра приведена в Приложении 2.

2.2. Расчет АЧХ и ФЧХ фильтра. Проверка на соответствие заданию.

 

Схема была построена  и проанализирована в программе MicroCap9.

Проведем исследование схемы, используя в качестве номиналов пассивных элементов значения, полученные при расчетах, а в качестве ОУ – идеальную его модель.

По результатам частотного анализа вид амплитудно-частотной характеристики полностью соответствует всем требованиям к фильтру и удовлетворяет заданию:

• выдерживается минимальное затухание в полосе задерживания (A=Δ=20 дБ);
• Коэффициент усиления в зоне пропускания удовлетворяет условию.

В Приложении 3, представлены АЧХ данного фильтра.

2.3. Анализ фильтра. Исследования влияния K₀ на АЧХ. Определение максимально допустимого значения K_0.

 

Используя программу MicroCap9, зададим изменение K₀ в пределах (100, 1000).

Проанализируем получившуюся АЧХ и ФЧХ фильтра( Приложение 3.)

Минимально допустимым значением K₀ будем считать такое значение, при котором АЧХ и ФЧХ фильтра практически идентичны начальным, и при дальнейшем его уменьшении, сильно изменяются.

По результатам исследования минимально допустимым значением является K₀ = 12,05.

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы был рассчитан биквадратный фильтр Баттерворта со следующими характеристиками:

порядок фильтра – 3;

граничные частоты фильтра 0.7кГц, 1 кГц;

коэффициент передачи по напряжению в полосе пропускания – 4.

Фильтр построен по биквадратной схеме, используя элементы следующей величины:

Резисторы:	Конденсаторы:
R1=20,79 кОм	С1=10 нФ
R2=15,92 кОм	С2=10 нФ
R3=15,92 кОм	С3=10 нФ
R4=15,92 кОм	С4=10 нФ
R5=15,92 кОм
R6=10,40 кОм
R7=7,95 кОм
R8=8,61 кОм
R9=43,01 кОм
R10=15,92 кОм
R11=15,92 кОм
R12=15,92 кОм
R13=15,92 кОм
R14=7,95 кОм
Rn=75 Ом

 

Фильтр может использоваться для усиления или ослабления определенных частот, в генераторах электромузыкальных инструментов, в линиях связи, для  изучения частотного состава сигналов.

 

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Справочник по активным фильтрам: Пер. с англ./ Д. Джонсон, Дж. Джонсон, Г. Мур. – М.: Энерго-атомиздат, 1983г. – 128 с., ил.
2. Зааль Р. Справочник по расчету фильтров: Пер. с немецкого. – М.: Радио и связь, 1983г. – 400 с., ил.
3. В.Г. Коберниченко, А.П. Мальцев, Ю.В. Шилов. Проектирование пассивных активных электрических фильтров. Екатеринбург, 20

 

 

Приложение 1

Расчет характеристик фильтра

Передаточная характеристика звена 1ого порядка:

Передаточная  характеристика звена 2ого порядка

Передаточная  характеристика фильтра

 

 

 

 

 

 

 

минимальный порядок  фильтра

 

 

ширина переходной зоны

 

точная ширина переходной зоны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет 1 звена

 

п р и с  у т с т в у е т  п  о д ъ е м 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет 2 звена

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2

 

 

 

 

Приложение 3

АЧХ фильтра