Renkli Metaller ve Altın SibFU Enstitüsü

Üretim Süreçleri Otomasyonu Bölümü

filtre türleri  LPF Butterworth  LPF Çebişeva BEN tip  Minimum filtre sırası  MOS'tan LPF 

 INUN'da LPF  Biquadratic LPF  Filtrelerin ayarlanması 2. sıra  eşleştirilmemiş LPF 

 LPF Çebişeva III tip  eliptik LPF  INUN'da Eliptik LPF  3 kapasitörde Elіptichnі düşük geçiş filtresi  Biquadratic eliptik LPF  Nalashtuvannya LLF Chebishev III tip ve eliptik 

 Filtrelerin ayarlanması 2. sıra  Tüm geçiren filtreler  LPF modelleme  Şemaların oluşturulması 

 Rozrahunok geçiş soğukluğu  Rozrahunok frekansı x-ila  Vikonanny roboti  Beslenmeyi kontrol et 

Laboratuvar robotu №1

”Micro-Cap 6/7'nin ortasında sinyal filtreleme”

Meta roboti

1. Filtrelerin ana tiplerini ve özelliklerini kontrol edin

2. Micro-Cap 6 çekirdeğindeki filtreleri modellemeye devam edin.

3. Gösterileri takip edin aktif filtreler ortada Micro-Cap 6

teorik performans

1. Filtrelerin tipik özellikleri

Dijital kontrol sistemlerinde sinyal filtreleme. Filtre vikoristovuyutsya usunennya vipadkovy pardons vimiru'nun kokusu (geçiş sinyallerinin denetimi, gürültü) (Şekil 1.1). Ayrı donanım (devre) ve dijital (yazılım) filtreleme. İlk vikorist tipi, pasif filtrelere sahip elektronik filtrelere sahiptir. aktif elemanlar, başka bir şekilde, zastosovuyut raznі yazılım yöntemleri usunennya pereshkod'u gördüm. Donanım filtreleme, denetleyicilerin USO modüllerine (nesneyle iletişim eki) ve veri toplama sistemleri ve denetiminin alt bölümlerine kurulur.

Dijital filtreleme, APCS'nin üst seviyesinin UVM'sinde galip gelir. Kimin robotlarının donanım filtreleme gücüne baktığı bildiriliyor.

düşük frekanslı filtreler - LPF (düşük frekansları geçirin ve yüksek frekansları kırpın);

yüksek geçiren filtreler (yüksek frekansları geçirin ve düşük frekansları kırpın);

bant geçiren filtreler (bir dizi frekansı geçirin ve frekansları kesin, smuga aralığından daha fazla ve daha düşük yayılan);

bant bloke eden filtreler (bir dizi frekansı ve geçiş frekansını bloke etmek, smuga aralığından daha fazla ve daha düşük yayılmak gibi).

Filtrenin transfer fonksiyonu (TF) şöyle görünebilir:

de ½ H(J w)½- modül PF ki frekans yanıtı; J (w) - PFC; w - frekansa bağlı tepe frekansı (rad / s) F (Hz) aralık w = 2p F.

Uygulanan filtrenin PF'si görülebilir

de Aі B - sabit değerler ve T , N = 1, 2, 3 ... (M £ N).

Afişin polinomunun adımları N filtrenin sırasını ayarlar. Chim vіn vishchy, tim daha iyi frekans tepkisi, ale katlama şeması, ama işin ustalığı.

Sinyallerin geçtiği birkaç frekans aralığı - frekans yanıt değerlerinin ½ olduğu iletim aralığı H(J w)½ büyüktür, ancak ideal bir durumda sabittir. Sinyallerin boğulduğu frekans aralıkları - eğer yumuşatılırlarsa, frekans yanıt değerleri küçüktür ve ideal olarak sıfıra eşittir.

Gerçek filtreler için smuga'nın bir bant genişliği vardır - frekans aralığı (0 -  s), frekans yanıtının değeri belirli bir değer için daha yüksektir A 1 . Smuga zatrimuvannya - frekans yanıtının -'den küçük olduğu aynı frekans aralığı ( 1 -∞) A 2 . Geçiş dumanından zatrimannya dumanına geçişin frekans aralığına ( c - 1) geçiş bölgesi denir.

Filtreleri karakterize etmenin en iyi yolu dolaylı gazlamanın genliğini değiştirmektir. Desibel (dB) cinsinden egzoz, formüle atanır

Genlik değeri A = 1 A= 0. A 1 = A/ olarak
= 1/= 0,707, ardından w c frekansında söndürme:

Açık düşük frekanslar(0,5 MHz'den düşük), endüktans bobinlerinin parametreleri yeterli değildir: ideal olanların özelliklerinde büyük farklılıklar ve farklılıklar. Endüktans bobinleri, entegre bobine kötü bir şekilde bağlanmıştır. En basit alçak geçiren filtre (LPF) ve frekans tepkisi, şekil 2'de gösterilmektedir. 1.8.

Baz üzerinde aktif filtreler oluşturulur. R, C unsurlar ve aktif unsurlar - operasyonel yan kuruluşlar (OS). Anneden kaynaklanan OU: yüksek mukavemet katsayısı (50 kat daha fazla, filtrede daha düşük); yüksek hızçıkış geriliminde artış (100-1000 V/µs'ye kadar).

Çift sipariş filtresi P > 2 intikam N/ Farklı düzende 2 lanok, kademeli. Eşlenmemiş sipariş filtresi P > 2 intikam ( P - 1) / 2 lanka başka bir düzende, o birinci dereceden bir lanka.

Birinci dereceden PF filtreleri için

de -deі Z- sabit sayılar; P(S) başka veya daha küçük dereceden bir polinomdur.

Alçak geçiren filtre, yumuşatma bant genişliğinin maksimum bastırılmasına sahiptir A 1, 3 dB'yi geçmez, ancak daha yumuşak olduğunda kaybolur A 2, 20 ila 100 dB aralığında olmalıdır. yogo transfer fonksiyonunun değeri için LPF kazanç katsayısı S = 0 w = 0'da yoga frekans yanıtının chi değeri , Daha sonra . dorivnyuє A.

Butterworth- moyut monoton frekans yanıtı (Şekil 1.12);

Çebişeva (tip I) - düzgün aktarımda titreşimleri ve düzgün kırpmada monotonluğu telafi etmek için frekans tepkisi (Şekil 1.13);

Chebishev'in tersi(tip II) - frekans tepkisi şanzıman sıvısında monotondur ve düzeltme sıvısında titreşimli olabilir (Şekil 1.14);

eliptik - Frekans tepkisi, pürüzsüz bir iletim ve pürüzsüz bir trim olarak dalgalanabilir (Şekil 1.15).

Butterworth LF filtresi N-th mertebesi bu türden frekans tepkisini verebilir

Bir polinom filtresi olarak Butterworth filtresinin PF'si daha gelişmiştir

İçin n = 3, 5, 7 PF normalleştirilmiş Butterworth filtresi daha pahalıdır

de parametreler ve ta İLE - sabit sayılar ve W P- Birinci sınıfın Chebishev polinomu P, eşit

Rozmax R Küçük bitirmek için parametrenin değerini seçerek değiştirebilirsiniz.

Düzgün bir iletimde izin verilen minimum sönme - sabit bir titreşim aralığı - desibel cinsinden gösterilir

Chebishev ve Butterworth LF filtrelerinin PF'leri form olarak aynıdır ve virazlar (1.15) - (1.16) ile tanımlanır. Chebishev filtresinin frekans yanıtı, aynı sıradaki Butterworth filtresinin frekans yanıtından daha iyidir, çünkü ilki geçiş bölgesinin genişliğine sahiptir. Ancak Chebishev filtresi, Butterworth filtresinden daha yüksek (doğrusal olmayan) bir PFC'ye sahiptir.

Bu sıradaki Chebishev filtresinin AFC'si Butterworth'un AFC'sinden daha iyidir, Chebishev filtresinin yongaları aynı geçiş bölgesi genişliğine sahiptir. Bununla birlikte, Chebishev filtresinin PFC'si, Butterworth filtresinin PFC'si ile aynı şekilde daha yüksektir (doğrusal değildir).

Şekil 2'de 2-7 rehberlik sırası için Chebishev filtresinin PFC'si. 1.18. Şek. 1.18 kesikli çizgi, altıncı dereceden Butterworth filtresinin PFC'sini gösterir. Chebishev yüksek dereceli filtrelerin PFC'sinin düşük dereceli filtrelerin PFC'sinden daha yüksek olduğunu da belirtebilirsiniz. Yüksek dereceli Chebishev filtresinin frekans yanıtının, düşük dereceli filtrenin frekans tepkisinden daha iyi olduğuna dikkat edilmelidir.

1.1. MİNİMUM FİLTRE SIRASI SEÇİN

Şek. 1.8 ve 1.9'da, frekans yanıtlarından daha kısa, daha yüksek Butterworth ve Chebishev filtrelerine sahip önemsiz bir visnovka oluşturmak mümkündür. Bununla birlikte, daha büyük düzen, devre uygulamasını karmaşıklaştırır ve daha sonra değişkenliği destekler. Bu sıralamada yardımcıların görevinden memnun kaldığımız minimum gerekli filtre sırasını seçmek önemlidir.

Şek. 1.2 küresel özellikler sms için izin verilen maksimum bant genişliğini ayarlayın A 1 (dB), pürüzsüz düzeltmede izin verilen minimum solma A 2 (dB), frekans zrіzu w z (rad / s) veya F c (Hz) geçiş bölgesinin izin verilen maksimum genişliğidir T W

de logaritmalar doğal veya ondalık olabilir.

Denklem (1.24) şu şekilde yazılabilir:

nadas sırasının bilgisi için otrimane spіvvіdnoshnja pіdstaviti (1.25) P geçiş bölgesinin genişliğinde, ancak w 1 frekansında değil. Parametre T W / w w denir normalleştirilmiş geçiş bölgesinin genişliği boyutsuz bir değerdir. otzhe, T W ve w, hertz cinsinden saniyede radyan olarak ayarlanabilir.

için (1.18)'e dayalı benzer sıralama K = 1 Chebishev filtresinin minimum sırasını biliyorum

ve (1.25)'ten sonra, onları tatmin eden Butterworth süzgeci saldırgan minimum mertebenin anasıdır:

En yakın numarayı biliyorum, otrimuemo P= 4.

Bu stok, ana parametre frekans yanıtı olduğundan, Chebishev filtresinin Butterworth filtresi üzerindeki üstünlüğünü açıkça göstermektedir. Chebishev filtresi, Butterworth filtresinin ikili katlamaya sahip olmasıyla aynı aktarım işlevinin soğukluğunu sağlar.

1.2. BÜYÜK ZİL İLE LPF

І HERHANGİ BİR TESİS KATSAYISI OLMADAN

Daha yüksek mertebeden filtreler için, eşitleme (1.29), farklı mertebeden tipik bir lanka'nın PF'sini tanımlar, de Önce - yoga gücü katsayısı; -deі İLE - ileri literatürden çıkarılan lanka katsayıları. En genişlerden biri basit devreler düşük frekansların zgіdno (1.29) PF'sini uygulayan aktif filtreler, Şek. 1.11.

Opіr, mutlu olduğunuz scho (1.30), dorivnyuє

Dotsilny, kapasitenin nominal değerini belirlemenizi istedi C 2 10'a yakın/ F c uF ve kapasitansın en büyük gerçek nominal değerini seçin C 1 sizi tatmin ediyor (1.31). Opir, (1.31) için hesaplanan değere yakın olabilir. Filtrenin sırası ne kadar yüksekse, filtrenin sırası o kadar kritiktir. Desteklerin nominal değerinin günlük hesaplanmasının gerçekliğine gelince, desteklerin değerinin akıl için toplam katsayı ile çarpılabileceğini, kapasitelerin değerlerinin buna bölündüğünü belirtmek gerekir. çok katsayı.

Bir popo olarak, Chebishev filtresini, 0,5 dB düzensiz iletim, 1000 Hz ışık iletimi ve 2'ye eşit bir kazanç katsayısı ile farklı bir düzende bir MOS ile genişletmenin gerekli olduğu kabul edilebilir. Önce\u003d 2, w z \u003d 2π (1000), yani A ilavesiyle Y \u003d 1.425625 ve Z \u003d 1.516203 olduğu bilinmektedir. Değişken nominal değer C 2 = 10/F C\u003d 10/1000 \u003d 0,01 uF \u003d 10 -8 F, s (1,32) kabul edilebilir

Şimdi altıncı dereceden Butterworth filtresini MOS ile 3 frekansla genişletmenin gerekli olduğu kabul edilebilir. F C= 1000Hz k= 8. Vіn, farklı sıradaki üç lanoktan katlanmış, PF'den cilt, bu yüzden eşittirler (2.1). Cilt gücünün Vibero katsayısı K= 2, bu da filtrenin kendisinin gerekli güç katsayısını sağlar 2∙2∙2=8. İran Lankası için Z eki A biliniyor -de= 0,517638 ta Z = 1. Kapasitenin nominal değerini yeni seçin W 2 \u003d 0.01 μF і ikinci yönde s (2.21) biliyoruz W 1 \u003d 0,00022 mikrofarad. Kapasitenin nominal değerini ayarlayın W 1 \u003d 200 pF ve (2.20) desteklerin değerini biliyoruz R 2 = 139,4 kΩ; R 1 = 69,7 kΩ; R 3 = 90.9 com. Diğer iki şerit benzer şekilde açılır ve ardından şeritler, altıncı dereceden Butterworth filtresini uygulamak için basamaklandırılır.

Görünen basitliği nedeniyle MOS filtresi, ters güç faktörüne sahip en popüler filtre türlerinden biridir. Vіn mає takozh pevnі perevagi ve özelliklerin kararlılığı ve düşük vihіdny povniy opіr iyidir; bu sırayla, daha yüksek dereceli bir filtrenin uygulanması için diğer bağlantılarla kademeli olarak birleştirilebilir. Şemanın eksikliği, mevcut değişime karşı yüksek hassasiyete sahip olan elemanların değerinde önemli bir artış olmaksızın kalite faktörü Q'nun yüksek bir değerine ulaşmanın imkansız olmasıdır. İyi sonuçlar elde etmek için, güç katsayısı Önce

skorigovana LPF-filtre. ... ISO-yapı, є bunun gücünü düzenleme olasılığı filtre nominal değerleri değiştirirken en az ... filtre mikro devrelerde tip... aynı olabilir emir aldığım miktarlar... filtrelerÇebişevaі Butterworth, ...

Butterworth filtresi

Butterworth alçak geçiren filtrenin transfer fonksiyonu N inci sıra viraz ile karakterize edilir:

Butterworth filtresinin genlik-frekans özelliği çok güçlü olabilir:

1) Herhangi bir sipariş için N frekans tepkisi

2) zrіzu u = u s frekansında

LPF'nin frekans yanıtı, artan frekanslarla monoton bir şekilde değişir. Bu nedenle Butterworth filtreleri, en düz özelliklere sahip filtreler olarak adlandırılır. Küçük 3, LPF Butterworth 1-5 siparişlerinin genlik-frekans özelliklerinin grafiklerini gösterir. Açıkçası, filtrenin sırası ne kadar yüksekse, ideal alçak geçiren filtrenin frekans tepkisi o kadar doğru bir şekilde tahmin edilir.

Malyunok 3 - 1'den 5'e kadar düşük frekansların Butterworth filtresi için AFC

Küçük 4, HPF Butterworth'un şematik bir uygulamasını gösterir.

Malyunok 4 - HPF-II Butterworth

Butterworth filtresinin avantajı, sis frekanslarında mümkün olan en yumuşak frekans yanıtıdır ve azaltma, boğucu boğucu frekanslarda pratik olarak sıfıra düşer. Butterworth filtresi, daha büyük yüksek dereceler için frekans tepkisi biçimini (sönümlü pürüzsüzlük özelliklerindeki daha büyük düşüş nedeniyle) ve aynı zamanda zengin çeşitli diğer filtre türleri (Bessel) biçimini alan tek filtredir. filtre, Chebishev filtresi, eliptik filtre) frekans cevabının şeklini farklı sıralarda değiştirebilir.

Однак у порівнянні з фільтрами Чебишева I і II TİPів або еліптичним фільтром, фільтр Баттерворта має бі льш пологий спад характеристики і тому повинен мати більший порядок (що складніше в реалізації) для того, щоб Çoğu zaman, en iyi güvenlik önlemlerini alırsınız.

Çebişev filtresi

Chebishev filtresinin transfer fonksiyonu modülünün karesi frekansla belirlenir:

de Chebishev polinomudur. Chebishev filtre aktarım fonksiyonu modülü daha güzel yalnızlık sessiz frekanslarda sıfıra döner.

Chebishev'in filtreleri, frekans yanıtının gerekli özelliklerini, zocrema'yı, girdap boğma frekanslarının iyi bir şekilde zayıflamasını ve bununla birlikte frekans yanıtının düzgünlüğünü sağlamak için küçük bir düzende ek bir filtrenin gerekli olduğu yerde muzaffer geliyor. iletim yağma frekanslarında ve boğma o kadar önemli değil.

Chebishev I ve II'nin filtreleri demonte edildi.

Chebishev'in 1. türden filtresi. En yaygın olanı, Chebishev'in filtrelerinin değiştirilmesidir. Daha pürüzsüz bir şekilde, böyle bir filtrenin iletimi, genliği titreşim göstergesi ile gösterilen titreşimleri gösterir. Analog elektronik Chebishev filtresi söz konusu olduğunda, sipariş, uygulanması sırasında farklı olan reaktif bileşenlerin sayısından daha yüksektir. Karakteristikteki daha büyük bir dik düşüş, yalnızca iletim düzgünlüğünde değil, aynı zamanda karmaşık düzlemde görünür eksen jsh üzerindeki iletim filtresi işlevine sıfırlar ekleyerek boğucu düzgünlükte de dalgalanmalara izin vermek için çıkarılabilir. Bununla birlikte Tse, kendini beğenmiş boğulmanın daha az etkili bir şekilde bastırılmasına indirgendi. Filtrenin çıkarılması, Cauer filtresi olarak da bilinen eliptik bir filtredir.

Dördüncü mertebeden birinci türden düşük frekansların Chebishev filtresinin frekans yanıtı küçük 5 ile temsil edilir.

Şekil 5 - Dördüncü dereceden 1. türden düşük frekansların Chebishev filtresi için AFC

ІІ cinsinin Chebishev filtresi (ters Chebishev filtresi), І cinsinin alt Chebishev filtresinden daha hızlıdır, bu da bileşen sayısında bir artışa yol açan genlik karakteristiğinde daha küçük bir keskin düşüş sağlar. Yeni gündüz nabzında pürüzsüzlük bir aktarıma sahiptir, proteus pürüzsüzlükte bir boğmacaya sahiptir.

Dördüncü dereceden ikinci türden düşük frekansların Chebishev filtresinin frekans yanıtı küçük 6 ile temsil edilir.

Malyunok 6 - ikinci türden daha düşük frekansların Chebishev filtresi için frekans yanıtı

Küçük ölçekte, 1. ve 2. dereceden Chebishev HPF'nin devre uygulamasının 7 temsili.

Malyunok 7 - Chebishev HPF: a) Sipariş veriyorum; b) II sırası

Chebishev filtrelerinin frekans özelliklerinin gücü:

1) Frekans yanıtının düzgünlüğü dengeli bir karaktere sahip olabilir. Aralıkta (-1? u? 1) є N fonksiyonun 1'e eşit olan maksimum değere veya eşit olan minimum değere ulaştığı nokta. n eşlenmemişse, n eşleştirilmişse;

2) Chebishev filtresinin frekans yanıtının değeri daha yüksek bir frekansta

3) Fonksiyon monoton bir şekilde değişiyor ve değeri sıfır.

4) e parametresi, iletim lekesinde Chebishev filtresinin frekans yanıtının eşitsizliğini gösterir:

Butterworth ve Chebishev filtrelerinin frekans cevabının eşitlenmesi Chebishev filtresinin bu mertebenin alt Butterworth filtresi olan iletim düzgünlüğünde daha fazla zayıflama sağladığını göstermektedir. Chebishev'in filtrelerinin uyumsuzluğu, iletim lekesinin faz-frekans özelliklerinin lineer olanlardan önemli ölçüde farklı olmasından kaynaklanmaktadır.

Butterworth ve Chebishev filtreleri için, kutupların koordinatlarının ve farklı dereceden transfer fonksiyonlarının katsayılarının belirtildiği rapor tabloları vardır.

Dijital BIX filtrelerinin analizi teorisinin önemli bir kısmı (böylece durdurulmamış dürtü yanıtından gelen filtreler), kesintisiz bir saat boyunca filtrelerin analizi için makul yöntemler gerektirecektir. Bu nedenle, bu bölümde Butterworth, Bessel ve Chebishev tip I ve II filtreler dahil olmak üzere birkaç standart analog filtre türü için geliştirilmiş formüller olacaktır. İlgili cim filtrelerinin verilen özelliklerine yaklaşma yöntemlerindeki farklılıkların ve eksikliklerin ayrıntılı bir analizi, analog filtrelerin analiz yöntemleriyle ilgili bir dizi çalışmada bulunabilir, bu nedenle cilt tipi filtrelerin ana gücü ve kalıpların indüksiyonu daha az kısa olacaktır Unkovi spіvvіdnostnja, otrimannyа kofіtsієnіv analog іntіv için nebhіdnі.

Düşük frekanslı filtrenin normalizasyonunu, iyi Ω = 1 rad / s olan görüş frekansından ayarlamak gerekli olsun. Fonksiyon yaklaştırılırken, kural olarak genlik karakteristiğinin karesi (Bessel filtresi hariç) kullanılır. Analog filtrenin transfer fonksiyonunun, saldırgan formun rasyonel bir S değişim fonksiyonu olduğunu dikkate alalım:

Düşük frekansların Butterworth filtreleri, s-düzlemine yakın koordinatların koçanında en yumuşak genlik karakteristiğini elde edebilmeleriyle karakterize edilir. Tse, koordinat koçanının genlik özelliklerindeki tüm önemli değişikliklerin sıfıra eşit olduğu anlamına gelir. Normalleştirilmiş genliğin karesi karakteristiği (böylece frekansı 1 rad/s oranında ölçebiliriz) Butterworth filtresi iyidir:

de N - Filtre sırası. Fonksiyonu (14.2) tüm S-düzleminde analitik olarak sürdürerek,

Tüm direkler (14.3) aynı genişlikte tek bir kazık üzerindedir. S-daireler . Virazimo aktarım işlevi H(ler) sol ensede dolaşan direklerin arasından S :

De (14.4)

De k = 1,2 ... n (14,5)

A k 0 - Normalleştirme sabiti. Vikoristovuyuchi formülleri (14.2) ve (14.5), Butterworth filtrelerinin daha düşük frekanslardaki güç sayısını formüle etmek mümkündür.

Düşük frekansların Butterworth filtrelerinin gücü:

1. Butterworth filtreleri kutuplardan daha fazladır (bu filtrelerin transfer fonksiyonlarının tüm sıfırları tutarsızlığa göre sıralanır).

2. Ω = 1 rad / s frekansında, Butterworth filtresi iletim katsayısı daha iyidir (yani, zaman içindeki bir frekansta, genlik özelliği 3 dB düşer).

3. Filtre sırası N tüm filtreyi geçersiz kıl. Butterworth filtresinin doğru sırası, belirtilen geçerli frekans Ω t > 1'de zayıflamanın güvenliğini sağlamaktır. Frekansın güvenliğini sağlayan filtrenin sırası Ω= Ω t< уровень амплитудной характеристики, равный 1/А, можно найти из соотношения

Mal. 14.1. Düşük frekansların Butterworth analog filtresinin kutuplarının dönüşü.

Mal. 14.2- Analog alçak geçiren Butterworth filtresinin genlik ve faz özellikleri ile grup bloklama özelliği.

hadi mesela, frekansta gerekli Ω t = 2 rad/sn sağlıklı A \u003d 100 olan zayıflamış olanlara dikkat edin.

Yuvarlanmış N y büyük taraf bir tamsayıya kadar, görevin 7. dereceden Butterworth filtresini sağlamak için zayıflatıldığını biliyoruz.

Çözüm. Vicorist özellikleri 1/A == 0,0005 (66 dB'lik bir zayıflama gösterir) ve Ω t = 2, alınmış N== 10.97. yuvarlak evet n = 11. Şek. 14.1, genişletilmiş Butterworth filtresinin kutuplarının genişlemesini gösterir. s-daireler. Genlik (logaritmik bir ölçekte) ve faz özellikleri ile filtrenin grup sönümleme özelliği Şekil 1'de sunulmuştur. 14.2.

UKRAYNA BİLİMLERİ ANLAYIŞ BAKANLIĞI

Kharkiv Ulusal Radyo Elektroniği Üniversitesi

REÜ Bölümü

KURS ROBOTU

ROZRAKHUNOVO-AÇIKLAYICI NOT

BUTTERWORTH'A YÜKSEK GEÇİŞLİ FİLTRE

Harkov 2008

teknik görev

Butterworth polinomu ile genlik frekansı karakteristiğine (AFC) yaklaşan bir yüksek geçiş filtresi (HPF) tasarlayın, gerekli filtre sırasını seçin ve ayrıca AFC parametrelerini ayarlayın (Şekil 1): K 0 \u003d 26dB

U m Vx = 250mV

de – maksimum filtre aktarım katsayısı;

sms iletimi için minimum iletim katsayısı;

Smoozda filtrenin maksimum iletim katsayısı;

Görme sıklığı;

Filtrenin iletim katsayısına bağlı olan frekans daha azdır.

Malyunok 1 - Butterworth HPF şablonu.

Elemanların nominal değerlerinin detaylarına biraz hassasiyet sağlayın.

SOYUT

Rozrakhunkovo-açıklayıcı not: 26 s., 11 şek., 6 sekme.

Meta çalışma: yüksek frekansların aktif RC filtresi devresinin sentezi ve її bileşenlerinin dağılımı.

Takip yöntemi: filtrenin frekans tepkisinin Butterworth polinomu ile yaklaşık değeri.

Transfer fonksiyonuna aktif bir filtre ile yaklaşılır. Bağımsız toprakların basamaklı bağlantıları için yönlendirme filtresi. Aktif filtrelerde vikoristan pіdsilyuvachі, shcho, ek operasyonel pіdsilyuvаchіv için uygulanmış gibi, yaşam sonu çabalarıyla tersine çevrilmedi.

Çalışmanın sonuçları, radyo mühendisliği ve ilgili ekipman için filtrelerin sentezi için kullanılabilir.

giriş

1. Benzer şemalara bir bakış

3.1 Yüksek geçiren filtrenin ayarlanması

3.2 Gerekli filtre sırasının belirlenmesi

3.3 Hedef Butterworth polinomu

3.4 Normalize edilenden öngörülen HPF'ye dönüş geçişi

3.5 Transfer fonksiyonundan devreye geçiş

3.6 Transfer fonksiyonundan devreye geçiş

4. Düzenin Razrahunok unsurları

5. Bozuk filtreyi ayarlama yöntemi

giriş

Yakın zamana kadar, dijital analog eklentiler radyo ekipmanında teknik arka plan Elektrik sesi dayanılmaz derecede yüksek ve neredeyse tatmin edici değildi. Çok çeşitli tümleşik mikro devreler (IC'ler) ile uygulanan dijital üniversiteler, yapıcı ve teknolojik eksiksizliklerine gözle görülür şekilde hayran kaldılar. Aksi takdirde, analog sinyal işleme düğümlerindeydi, örneğin telekomünikasyonda, toplam iletişim ekipmanının% 40 ila 60'ı haline geldiler. Gromіzdki, çok sayıda istenmeyen ve zahmetli sarma elemanından intikam almak için scho, pis koku, "toplam sayısallaştırma" ihtiyacı hakkında bir dizi fahіvtsіv düşüncesine yol açan döşeme gnіtyuche'nin büyük entegre devrelerinin yaprak bitlerine baktı. radyo taht ekipmanı.

Bununla birlikte, geri kalanı, sanki başka bir aşırılıkmış gibi, ochіkuvani için yeterli sonuçlara yol açmadı (bu yol açamadı). Gerçek, diğer şekillerde olduğu gibi, burada ortada ortaya çıktı. Temel temeli mikroelektronik olanak ve gereksinimleri için yeterli olan işlevsel analog düğümlere dayanan ekipman, çeşitli şekillerde etkili görünmektedir.

Yeterlilik bu özel tipe prensipte mikroelektronik tarafından uygulanmayan endüktans bobinleri ve transformatörleri içermeyen temel temeli olan aktif RC-mızraklarına geçişle güvence altına alınabilir.

Böyle bir geçişin başlangıcı, bir yandan aktif RC mızrakları teorisinin başarıları ve diğer yandan yüksek güçlülere yol açan mikroelektroniklerin başarısı ile belirli bir saatte gösterilir. lineer tümleşik devreler, bu sayı ve entegre operasyonel yan kuruluşlar (OU). Qi OU, Volodiyuchi harika işlevsellik.

60'lı yıllara kadar filtrelerin uygulanması için durgun, daha da önemlisi pasif unsurlar, tobto idi. endüktans, kapasitör ve dirençler. Bu tür filtrelerin uygulanmasındaki ana sorun, endüktans bobinlerinin genişlemesidir (düşük frekanslarda koku oldukça hacimli hale gelir). Entegre çalışan filtrelerin 60. yılının geliştirilmesiyle, işletim sistemine dayalı yeni bir doğrudan aktif filtre tasarımı tanıtıldı. Dirençler, kapasitörler ve op amp'ler (aktif bileşenler) aktif filtrelere takılır, ancak içlerinde endüktans bobinleri yoktur. Nadal aktif filtrelerinin yerini pasif filtreler almış olabilir. Narazі pasif, zastosovuyutsya'yı yalnızca yüksek frekanslarda (1 MHz'den büyük), sınırların ötesinde filtreler Frekans aralığı bіlshostі OU geniş zastosuvannya. Alternatif olarak, radyo vericileri ve alıcıları gibi zengin yüksek frekanslı ataşmanlarla, geleneksel RLC filtrelerinin yerini kuvars filtreler ve yüzey akustik liflerindeki filtreler alır.

Aynı zamanda birçok yönden analog filtrelerin yerini dijital filtreler alır. Dijital filtrelerin çalışması esas olarak sağlanır yazılım Buna göre, analog olanlarla eşleştirilmiş stosuvanni'de kokular önemli ölçüde daha gnuchkiy gibi görünüyor. Dijital filtrelerin yardımıyla, en güçlü yöntemlerle kullanılması daha da önemli olan bu tür işlevleri gerçekleştirmek mümkündür. Tim daha az değil, dijital filtreler hala her durumda analogun yerini alamıyor, bu nedenle en popüler analog filtrelere, aktif RC filtrelerine ihtiyaç var.

1. Benzer şemalara bir bakış

Filtreler - frekansların şarkı söyleyen uyuyanlarında yatan ce frekans seçici uzantılar, yak pass veya trim sinyalleri.

Filtreler frekans özelliklerine göre sınıflandırılabilir:

1. Düşük frekanslı filtreler (LPF) - görünürde ve sabit bir depoda mevcut frekanstan daha yüksek olmayan frekanslara sahip amperlerden geçer.

2. Yüksek frekanslı filtreler (LPF) - gürültünün son frekanstan daha düşük olmamasına izin verin.

3. Yardımcı filtreler (PF) - koliyi, frekans yanıtının mevcut seviyesine bağlı olan şarkı söyleme frekansı aralığında geçirin.

4. Bitişik-önemli filtreler (PPF) - gerçek eşit frekans yanıtına bağlı olduğundan, şarkı söyleyen bir frekans karışımında kırpma.

5. Reddeden filtreler (RF) - çok fazla duman içerebilen ve aynı zamanda mantar filtresi olarak da adlandırılan bir PPF türü.

6. Faz filtreleri (FF) – ideal fazda sabit olan iletim katsayısını, tüm frekanslarda ve giriş sinyallerinin faz değiştirme atamalarında (sinyallerin timchasovoy sıkışması için bölge) ölçmek için.

Şekil 1.1 - Ana filtre türleri

Aktif RC filtrelerinin yardımıyla, iletim düzgünlüğünde kesinlikle sabit bir iletim katsayısı, boğucu dumanın tükenmez zayıflaması ile rektodüklerin Şekil 1.1'deki okumalarındaki frekans özelliklerinin ideal şeklini çıkarmak mümkün değildir. ve kendini beğenmiş boğulmaya atlayan dumana geçerken tükenmez bir düşüş. Aktif filtrenin tasarımı, her zaman ideal özellik biçimi ile katlama ve uygulama arasında bir uzlaşma meselesidir. Buna "yaklaştırma sorunu" denir. Zengin durumlarda, güçlü filtreleme, birinci ve diğer siparişlerin en basit filtrelerini kullanmanıza olanak tanır. Bu tür filtrelerin bazı şemaları aşağıda sunulmuştur. Filtrenin bu şekilde tasarlanması, en uygun konfigürasyona sahip şemanın seçilmesine ve belirli frekanslar için elemanların nominal değerlerinin değerlerinin daha fazla analiz edilmesine yol açar.

Bununla birlikte, filtrelemeden önce zengin zhorstkishimi görünebilecekleri ve daha yüksek, önce daha düşük ve diğerlerinin gerekli olabileceği durumlar vardır. Kurs çalışmasının atandığı yüksek dereceli ve katlama görevlerinin filtrelerini tasarlama.

Aşağıda, avantajların ve kısa görünümlerinin bir açıklaması ile ilk farklı düzenin temel şemaları bulunmaktadır.

1. LPF-I ve HPF-I, ters çevrilmemiş, güçsüz bazda.

Şekil 1.2 - Ters çevrilmemiş subsyluvac'a dayalı filtreler:

a) LPF-I; b) HPF-I.

Filtre şemalarının üstesinden gelinmeden önce, ana sıralama, uygulama ve iyileştirmenin basitliği, eksiklikler - düşük frekans özellikleri, diklik, kendi kendine uyarılmaya karşı düşük direnç olarak kabul edilebilir.

2. Zengin ilmekli zv'azk ile LPF-IIі HPF-II.

Malyunok 1.3 - Loopback zilli filtreler:

a) LPF-II; b) HPF-II.

Tablo 2.1 - Zengin döngülü dönüş sinyaline sahip düşük frekanslı filtre-II'nin iletimleri ve eksiklikleri

Tablo 2.2 - Zengin döngülü dönüş halkasına sahip HPF-II'nin işlemleri ve eksiklikleri

2. LPF-IIі HPF-IISallen-Key.

Bebek 1.4 - Sallen-Kay Filtreleri:

a) LPF-II; b) HPF-II

Tablo 2.3 - Sallen-Kay LPF-II performansı ve eksiklikleri.

Tablo 2.4 - Sallen-Kay HPF-II eksiklikleri ve kazançları.

3. LPF-IIі HPF-II, toplam destek dönüştürücüler temelinde.

Malyunok 1.5 - Çift destekli dönüştürücüler bazında alçak geçiren filtre II şeması:

a) LPF-II; b) HPF-II.

Tablo 2.3 - LPF-II ve HPF-II'nin aynı desteğin dönüştürücüleri bazında hesaplamaları ve eksiklikleri.

2. Filtre devresinin seçilmesi ve hazırlanması

Filtre tasarlama yöntemleri, tasarım özelliklerine tabidir. Pasif RC filtrelerinin tasarımı blok diyagram ile belirlenir.

Aktif filtreler AF, transfer fonksiyonunu matematiksel olarak tanımlar. Frekans yanıtı türleri, transfer fonksiyonlarının polinomları olarak adlandırılmalıdır. Deri tipi frekans tepkisi, frekans tepkisindeki düşüşün önceden belirlenmiş dikliğine göre çok sayıda kutup (RC-mızrak) ile gerçekleştirilir. Butterworth, Bessel, Chebishev'in yaklaşımlarını bulma.

Butterworth filtresi en düz frekans tepkisine sahip olabilir, hastalıklı geçiş hatlarının boğulması durumunda kutup başına 6 dB / okt daha pahalıdır, ancak doğrusal olmayan bir faz tepkisine sahip olabilir, giriş darbe voltajı çıkışta salınıma neden olur , bu yüzden vicorist filtresi kesintisiz sinyaller.

Bessel filtresi doğrusal bir FFC'ye sahiptir, geçiş frekansı yanıtının dikliği küçüktür. Pürüzsüz geçişteki tüm frekansların sinyalleri, destek olmadan zorlamak için gerekli olan doğrusal darbeleri filtrelemek için bir yardımcı olan aynı zamansal kesintilere sahip olabilir.

Chebishev'in filtresi - ortak girişimde eşit kıllardan oluşan bir filtre, duruşun ve intermiaminin düz bir şekli, dalgalanmalarda kesintisiz sinyaller için bir yardımcı, annenin görüş sıklığı için soğuk bir frekans tepkisine ihtiyacı var.

Filtreleme noktasına kadar çok güçlü olanlar yoksa, birinci ve diğer sıradaki basit filtre şemaları yalnızca bir kez zastosovuyutsya olacaktır.

Filtrenin sırasına diğerinden daha fazla ihtiyaç duyulduğundan, filtre çubuklarının basamaklı düzeni değiştirilir, bu nedenle iletim karakteristiğini, bastırmanın düzgünlüğünde sinyallerin daha da fazla zayıflaması ve büyük diklikte formüle etmek gerekirse frekans cevabının sönümlenmesi.

Lanziug'lar aynı düzeni izleyecek, ancak elementlerin mezhepleri

R, fark ve filtre ve yogo lanok frekans aralığında uzanır: f sp.f /f sp.l

Bununla birlikte, örneğin, farklı sıradaki iki Butterworth filtresinin basamaklandırılmasının dördüncü dereceden bir Butterworth filtresi vermediğini unutmayın, çünkü filtreleme filtresi farklı bir frekansı ve farklı bir frekans tepkisini analayacaktır. Bu nedenle, tek şerit katsayılarının, ek transfer fonksiyonlarının başlangıcının zıt tipte bir yaklaşımla doğrulanacağı şekilde seçilmesi gereklidir. Bu nedenle, AF'nin tasarımı, otrimannya іdealnoї özelliklerinin yan tarafındaki katlama ve katlama ve uygulamadan kaynaklanır.

Deri şeridinin büyük girişi ve küçük dışa doğru destekleri adına, belirli bir aktarım fonksiyonunun günlük olarak oluşturulması ve deri şeridinin bağımsız bir şekilde düzenlenmesi olasılığı sağlanır. Lank'ın bağımsızlığı, parametrelerini değiştirerek skin lank'ın gücünün geniş bir şekilde düzenlenmesine izin verir.

Temel olarak, özel filtrelerin herhangi bir yerleştirme sırasında bir önemi yoktur, transfer işlevinin ortaya çıkan parçaları her zaman aynı olacaktır. Tim az değil, farklı şeyler biliyorum pratik önerilerözel filtreler nasıl sipariş edilir. Örneğin, kendini uyarma adına, bacakların sırasını sınır frekansının frekansını artırma sırasına göre düzenlemeliyiz. Geniş bir frekans yanıtı bölgesinde başka bir lankanın kendi kendini uyarmasına daha yüksek bir düzen getirilebilir, daha yüksek kesme frekanslarına sahip filtre parçaları, kesme frekansı alanında büyük bir kalite faktörüne sahip olabilir.

İkinci kriter, po'yazaniya іz vіmogami mіnіmіzatsії, girişte eşit gürültü. Bu durumda lanka dizisi tersine çevrilebilir;

3. Filtrenin topolojik modeli ve gerilim için transfer fonksiyonu

3.1 Bu noktada Butterworth HPF sıralaması seçilecek ve görev tanımında belirtilen parametrelere göre transfer fonksiyonunun tipi atanacaktır:

Malyunok 2.1 - Teknik gereksinimler için HPF şablonu.

Filtrenin topolojik modeli.

3.2 Yüksek geçiren filtrenin ayarlanması

Zihinsel görevin arkasında, filtrenin sınır frekansına olan ihtiyacı biliyoruz. I iletim katsayısı ve frekans için normalleştirilir.

Transfer katsayısı için:

Maks'a kadar \u003d K 0 -K n \u003d 26-23 \u003d 3dB

En fazla min \u003d K 0 -K s \u003d 26-(-5) \u003d 31dB

Sıklık için:

3.3 Gerekli filtre sırasının belirlenmesi

En yakın tam sayıya yuvarlanır: n = 3.

Otzhe, tatmin edici bir şekilde, şablon verildiğinde, üçüncü dereceden gerekli filtreyi yapabildi.

3.4 Hedef Butterworth polinomu

Butterworth filtrelerinin transfer fonksiyonlarının normalleştirme tablosuna uygun olarak, üçüncü dereceden Butterworth polinomunu biliyoruz:

3.5 Normalize edilenden öngörülen HPF'ye dönüş geçişi

Normalleştirilmiş HPF'den öngörülen HPF'ye geçiş yapalım.

transfer katsayısına göre ölçeklendirme:

frekans ölçeklendirme:

değiştiriyoruz

Ölçeklemenin bir sonucu olarak, W(p) transfer fonksiyonunu görünümden alıyoruz:

Maliunok 2.2 - öngörülen HPF Butterworth'un frekans yanıtı.

3.6 Transfer fonksiyonundan devreye geçiş

Üçüncü dereceden öngörülen yüksek geçiren filtrenin transfer fonksiyonunu, birinci ve diğer dereceden iki aktif yüksek geçiren filtrenin transfer fonksiyonlarını yaratıyormuş gibi hayal edin. görüşte

і ,

de - Sınırsız transfer katsayısı yüksek frekans;

- Kutup frekansı;

- Filtrenin kalite faktörü (frekanstaki kazanç faktörünün iletim düzgünlüğündeki kazanç faktörüne ayarlanması).

Bu geçiş adildir, art arda eklenen aktif filtrelerin vahşi sırasının parçaları, alınan filtrelerin sıralarının toplamına eşittir (1 + 2 = 3).

Yüksek filtre aktarım katsayısı (K0 = 19.952), ek filtre aktarım katsayıları (K1, K2) tarafından belirlenir.

Aktarım işlevini ikinci dereceden çarpanlara genişlettikten sonra şunları alıyoruz:

Wu chimu virazi

. (2.5.1)

Kutupların frekanslarının ve transfer fonksiyonlarının kalite faktörünün etkilendiğini hatırlamak önemli değildir.

İlk transfer fonksiyonu için:

kutup frekansı;

HPF-Ipostyna ve eşit kalite faktörü.

Başka bir transfer fonksiyonu için:

kutup frekansı;

iyilik

İşlemden önce cilt kaskadlarının frekans gücü açısından yaklaşık olarak eşit olması için, tüm filtrenin cilt kaskadları arasındaki genel iletim katsayısı, kaskadların kalite faktörü ve karakteristik frekans ( frekans tek bir op-amp amplifikasyonu) maksimuma ayarlanmıştır.

Dolayısıyla, bu tip yüksek frekanslı filtrede olduğu gibi, iki kademeli vardır, o zaman zihin bir bakışta atanabilir:

. (2.5.2)

Virazı (2.5.2) (2.5.1) yerine koyarak, şunları alırız:

;

Transfer katsayılarının doğruluğunu kontrol edelim. Zamanlardaki yüksek filtre iletim katsayısı, diğer filtrelerin ek katsayısı ile belirlenir. vidb'in katsayısını razi'ye çevirelim:

Toto. rozrahunki virnі.

Kurtarılan değerlerin () değerlerini yükseltmek için transfer özelliğini yazalım:

.

3.7 Üçüncü dereceden aktif HPF şeması seçimi

Bu nedenle, genel bir kural olarak, elementlerin farklılıklarına karşı küçük bir hassasiyet sağlamak gerekir, ardından ters çevrilmiş bir subsiluvach olmayana dayalı olarak HPF-I'in ilk kademesini seçeriz (Şekil 1.2, b). ) ve diğeri - şeması Şekil 1.5'te gösterilen ana desteğin (KPS) dönüştürücülerine dayalı HPF-II. 1.5, b.

Tersine çevrilmemiş subsiluvach bazında HPF-I için, şemanın elemanlarının derecelerine göre filtredeki parametre sayısı aşağıdaki gibidir:

CPS tabanlı HPF-II için filtre parametreleri aşağıdaki sırayla ayarlanmalıdır:

; (3.4)

;

4. Düzenin Razrahunok unsurları

Parametreli ilk kademenin (HPF I) Rozrahunok'u

Vibero R1 vyhodyachi z giriş desteği değerine kadar çıkabilir (): R1 = 200 kOhm. Todi z (3.2) açıktır ki

.

Vibero R2 \u003d 10 kOhm, ardından (3.1)

Rozrahunok, parametrelerle başka bir kaskad (HPF II)

. .

Todi (Pay için katsayı, E24 standart serisinden kapasite değerini alacak şekilde seçilir). Ayrıca C2 = 4.3 nF.

З (3.3) bunu görüyoruz

З (3.1) bunu görüyoruz

Hadi . Ayrıca C1 = 36 nF.

Tablo 4.1 - Filtre elemanlarının derecelendirmeleri

Tablo 4.1'deki verilerden filtre devresini modelleyebiliriz.

Yardım için tse mi robimo özel programlar tezgah5.0.

Modellemenin şeması ve sonuçları Şekil 4.1'de gösterilmektedir. ve Şekil 4.2, a-b.

Malyunok 4.1 - Üçüncü dereceden HPF şeması Butterworth.

Malyunok 4.2-Sonuçlanan frekans yanıtı (a) ve PFC (b) filtresi.

5. Kırık bir filtreyi ayarlama ve ayarlama yöntemi

Gerçek filtrenin frekans yanıtıyla ilgilenmesi için, bu kapasiteye yönelik desteğin büyük bir doğrulukla seçilmesi gerekir.

Dirençler için çalışmak daha da basit, bu yüzden onları% 1'den fazla olmayan bir toleransla alın ve kapasitör kapasiteleri için daha önemlidir, çünkü toleransları% 5-20 aralığındadır. Zincir aracılığıyla kapasitans sabitlenir ve ardından opir dirençleri sabitlenir.

5.1 Kondansatör tipi seçimi

· Düşük varyanstan düşük frekanslı kondansatör tipini seçin.

Gerekli küçük boyutlar ve kapasitör kütlesi

· En küçük girişlere sahip kapasitörleri seçin (küçük bir kesme dielektrik giriş teğeti ile).

K10-17 grubunun gerçek parametreleri (şuradan alınmıştır):

Biberiye, mm.

Masa, g0,5…2

İzin verilen alım kapasitesi, %

Teğet kuta vtrat0,0015

Opir іzolyatsії, MOm1000

Çalışma sıcaklığı aralığı – 60…+125

5.2 Direnç tipinin seçilmesi

· Tasarlanan filtrenin şeması için, düşük sıcaklık yükü sağlamak için minimum TCR'ye sahip dirençlerin seçilmesi gerekir.

· Obirayutsya dirençleri arıza nedeniyle minimum güç ve endüktans, bu nedenle farklı tipte dirençler seçin.

· Bununla birlikte, diğer dirençler daha yüksek gürültü seviyesine sahiptir, bu nedenle dirençlerin yüksek gürültü seviyesi parametresini değiştirmek gerekir.

C2-29V tipi hassas dirençler verilen parametrelere uygundur (parametreler şuradan alınır):

Nominal basınç W 0,125;

Nominal destek aralığı, Ohm;

TCS (sıcaklık aralığında),

TCS (sıcaklık aralığında ),

Radyal gürültü, mkV/V1…5

Sınır çalışma gerilimi sabiti

o yılan struma, B200

5.3 Cerrahi müdahale türünün seçilmesi

· Bir OU seçmenin ana kriteri, gücün tüm frekansıdır, gerçek OU'nun parçaları geçilebilir. Op-amp'in frekans özelliklerinin tasarım filtresinin karakteristiğine eklenmemesi için, i-th kaskatta op-amp'in tek bir kazancının frekansının düşürülmesi gerekliydi:

İlk basamak için: .

Başka bir kaskad için: .

Daha büyük bir değer seçerek, tek bir op-amp kazancının frekansının 100 kHz'den az olması kabul edilebilir.

· OU'nun güç katsayısı büyük olabilir.

· OU'nun yaşam basıncı, yaşam kablosunun yaşam basıncından etkilenebilir, bu böyledir. Farklı bir şekilde, geniş bir canlı voltaj aralığına sahip bir op-amp seçmek önemlidir.

· Zengin kademeli yüksek geçiş filtresi için bir op-amp seçerken, muhtemelen daha düşük voltajlı bir op-amp seçmek daha iyidir.

Zgіdno z dovіdnik vibremo OU tipi 140UD6А, 301.8-2 tipi muhafazanın yapıcı tasarımı. Bu tür op amp, dahili bir frekans düzeltmesi ve kısa parazit titreşimli kontrol dışı çıkış ile global tanımanın op amp'idir ve aşağıdaki parametrelere sahip olabilir:

yaşam basıncı,

yaşam basıncı,

Strum sakin, mA

Yer değiştirme gerilimi, mV

Voltaj için op-amp'in güç katsayısı

Tek amplifikasyon frekansı, MHz1

5.4 Kırık bir filtreyi ayarlama ve ayarlama yöntemi

Nalashtuvannya tsgogo filtresi büyük bir katlama olmaz. Frekans yanıtının parametreleri, birincisi gibi ek dirençler için "ayarlanır" ve diğeri birbirinden bağımsız olarak kaskatlanır ve bir filtre parametresinin ayarlanması diğer parametrelerin değerlerini etkilemez.

Nalashtuvannya aşağıdaki sırayla gerçekleştirilir:

1. Kazanç katsayısı, birinci kademenin R2 ve diğer kademenin R5 dirençleri tarafından belirlenir.

2. Birinci aşamanın kutbunun frekansı R1 direnci ile ayarlanır, diğer aşamanın kutbunun frekansı R4 direnciyle ayarlanır.

3. Diğer kademenin kalite faktörü, direnç R8 tarafından düzenlenir ve ilk kademenin kalite faktörü düzenlenmez (elementlerin değerlerine bağlı olarak).

Podbag tsієї dönem ödeviє otrimannya, ayarlanan filtre şemasının razrahunok olduğunu. Teknik bir spesifikasyonda indüklenen parametrelerle Butterworth polinomu tarafından frekans özelliklerinin yaklaşık olarak tahmin edildiği HPF, üçüncü dereceden olabilir ve iki aşamalıdır - birinci dereceden HPF (boyun eğmeye dayalı, ancak tersine çevrilmemiş) ve başka bir sıra (dönüştürücülere dayalı) tam destek). Üç çalışır durumdaki subsiluvac'ı, yüksek dirençleri ve üç kapasiteyi değiştirme şeması. Bu şemada, her biri 15 cilt olmak üzere iki dzherel yaşam vardır.

Kafa filtresinin cilt kaskadı şemasının seçimi, cilt tipinin avantajlarının ve eksikliklerinin iyileştirilmesiyle teknik tasarıma (elementlerin gerekli nominal değerlerine çok az hassasiyet olduğundan emin olun) bağlı olarak gerçekleştirildi. kafa filtresinin basamaklarının rolünde olduğu gibi filtrelerin şemaları.

Şema öğelerinin derecelendirmeleri, standart E24 nominal serisine mümkün olduğunca yakın olacak ve ayrıca cilt filtresi kaskadının daha büyük bir girişini alacak şekilde seçildi ve korundu.

ElectronicsWorkbench5.0 paketinin (Şekil 5.1) yardımıyla filtre devresinin modellenmesinden sonra, teknik şartnamede (Şekil 2.2) indüklenen gerekli parametreleri içerebilen frekans özellikleri alınmıştır (Şekil 5.2).

Şemayı çevirmeden önce, filtrenin tüm parametrelerini ayarlamanın basitliğini, okremo'nun cilt kademesinin bağımsız olarak ayarlanmasını, elemanların nominal değerlerindeki farka karşı küçük hassasiyeti görebilirsiniz.

Üç operasyonel subsiluvac filtre şemasında eksiklikler ve önemli ölçüde artan bir değişkenliğin yanı sıra görünüşte düşük bir giriş opir (yaklaşık 50 kOhm) vardır.

Muzaffer edebiyatın listesi

1. Zelenin A.M., Kostromitsky A.I., Bondar D.V. – Cerrahi alt kısımlarda aktif filtreler. - H .: Teletekh, 2001. görünüm. dostum haklısın o aptal - 150 sayfa: il.

2. Dirençler, kapasitörler, transformatörler, bobinler, anahtarlama ekleri REA: Ref./N.N. Akimov, E.P. Vashchukov, V.A. Prokhorenko, Yu.P. Khodorenok. - Minsk: Beyaz Rusya, 2004. - 591 s.: il.

Analog entegre devreler: Ref./A.L. Bulichev, V.I. Galkin, 382 s.: V.A. Prokhorenko. - 2. görünüm., Rev. o aptal - Minsk: Beyaz Rusya, 1993. - Şeytan.

2'nin 1. Tarafı

Anlamlı bir şekilde, filtrenin sırası, G. Lem "Analog ve dijital filtreler" bölüm 8.1 stor.215 kitabındaki bulanıklığı söndürme programı için gerekli zihinlerin dışındadır.

Gerekli gazlama için 4. dereceden filtrenin yeterli olduğunu anladım. Grafik, w z \u003d 1 rad / s ise düşüş için çizilir ve söndürülmesi gereken frekans açıktır - 2 rad / s (4 ve 8 kHz'e bağlı olarak). Butterworth filtresinin transferi için sıcak program:

Filtrenin devre uygulamasını görebiliriz:

katlanır negatif dönüş sinyali ile aktif dördüncü dereceden alçak geçiren filtre:

Bazhan şeması, Bazhan genlik-frekans karakteristiği için küçük olduğundan, ondan önce giren elemanlar, bu şemanın bir artısı olan daha az yüksek doğrulukla seçilebilir.

pozitif dönüş sinyali ile aktif dördüncü dereceden alçak geçiren filtre:

Bu şemanın bir güç katsayısı vardır cerrahi sağlık görevlisi anne kesinlikle aynı değer için suçlanacak ve planın transfer katsayısı 3'ten fazla olmayacak. bir diyagram verildi görebilirsin.

omik negatif dönüş sinyali ile aktif dördüncü dereceden alçak geçiren filtre

Chotirioh operatörleri hakkında Danimarka istem filtresi, rozrahunka danї şemasını katlayan scho zbіlshuє zbіlshuє, її da görüyoruz.

Şemalara bakarak, katlanır negatif dönüş bağlantılı filtreyi seçiyoruz.

Rozrahunok filtresi

Belirlenmiş aktarım işlevi

Dördüncü dereceden Butterworth filtresi için katsayıların tablo değerlerini kaydediyoruz:

bir 1 = 1,8478 b 1 = 1

bir 2 = 0,7654 b 2 = 1

(böl. W. Titze, K. Schenk "Napivprovidnikova devresi" sekmesi. 13.6 sayfa 195)

Dördüncü dereceden alçak geçiren filtrenin transfer fonksiyonunun ana ifadesi:

(böl. W. Titze, K. Shenk "Napivprovidnikova devresi" tablosu. 13.2 yan. 190 ve form. 13.4 yan. 186).

Farsça Lanka'nın transfer işlevi şöyle görünebilir:

Başka bir şeridin aktarım işlevi şöyle görünebilir:

de w z - filtrenin dairesel frekansı, w z \u003d 2pf c.

Razrahunok nominal_v parçaları

(2) ve (3) viraz katsayılarını viraz katsayıları (1) ile eşitleyerek alıyoruz:

Kaskadlar için sabit bir sinyalin aktarım katsayıları, їх A 0 eklemeleri, görev başına 10'dan fazla olabilir. Koku negatiftir, bu kaskadların parçaları ters çevrilir, proteobuttok pozitif bir iletim katsayısı verir.

Devre yerleşimi için kondansatörlerin kapasitanslarını ayarlamak daha uygun olurken, R2 değerinin net olması için akıllara kazınması mümkündür.

ve görünüşe göre

Z tsikh zihinleri Z 1 \u003d Z 3 \u003d 1 nF, Z 2 \u003d 10 nF, Z 4 \u003d 33 nF olarak seçilir.

İlk basamak için desteklerin Razrakhovuemo değeri:

Başka bir basamak için destek değerleri:

kuruluş birimini seçin

Bir op amp seçerken, filtrenin frekans aralığını değiştirmek gerekir: op ampin tek bir kazancının frekansı (diğerinin aynı güç katsayısı için), zrіzu'nun ek frekansı için daha büyük olabilir. ve K y filtresinin kuvvet katsayısı.

Maksimum güç katsayısı 3.33 ve frekans 4 kHz olduğundan, gerekli tüm op amp'lerle zihniniz tatmin olabilir.

İşletim sisteminin ikinci önemli parametresi giriş opiridir. Devrenin maksimum direnç değerinin on katından daha büyük olabilir.

Devrenin maksimum çalışma değeri 99.6 kOhm'dur, ayrıca op-amp'in giriş çalışma değeri 996 kOhm'dan az olamaz.

OS yatırım projesinin binasını korumak da gereklidir. Mevcut OU için, kime ihtiyacın minimum opiri 2'dir. Vrahovyuchi, scho opir R1 ve R4 33.2 ve 3.09 kOhm'a eşit, çalışan pilotun çıkış akışı izin verilen maksimum değerden daha az olacaktır.

Girişten önce, OU K140UD601'i yaklaşan pasaport verileriyle (özellikler) toplamanın mümkün olduğu açıktır:

kadar dak = 50000

R girişi = 1 MΩ