Rangli metallar va oltin SibFU instituti

Ishlab chiqarish jarayonlarini avtomatlashtirish kafedrasi

Filtrlar turlari  LPF Butterworth  LPF Chebisheva I turi  Minimal filtr tartibi  MOS dan LPF 

 INUN da LPF  Biquadratic LPF  Filtrlarni sozlash 2-tartib  ulanmagan LPF 

 LPF Chebisheva II turi  Eliptik LPF  INUN da Eliptik LPF  Elíptichny past o'tkazuvchan filtr 3 ta kondansatkichda  Biquadratik elliptik LPF  Nalashtuvannya LLF Chebishev II turi va elliptik 

 Filtrlarni sozlash 2-tartib  To'liq o'tish filtrlari  LPF modellashtirish  Sxemalarni yaratish 

 Rozrahunok o'tish davri sovuq  Rozrahunok chastotasi x-to  Vikonanny roboti  Oziqlanishni nazorat qilish 

Laboratoriya roboti №1

"Micro-Cap 6/7 o'rtasida signal filtrlash"

Meta roboti

1. Filtrlarning asosiy turlari va xususiyatlarini tekshiring

2. Micro-Cap 6 yadrosida filtrlarni modellashtirishni davom ettiring.

3. Namoyishlarni kuzatib boring faol filtrlar o'rtada Micro-Cap 6

Nazariy ishlash

1. Filtrlarning tipik xarakteristikalari

Raqamli boshqaruv tizimlarida signallarni filtrlash. Filtrni vikoristovuyutsya usunennya vipadkovy hidi vimiru (o'tish signallarini nazorat qilish, shovqin) kechiradi (1.1-rasm). Alohida apparat (sxema) va raqamli (dasturiy ta'minot) filtrlash. Birinchi turdagi vikoristlar passivli elektron filtrlarga ega faol elementlar, boshqa yo'l bilan, zastosovuyut razny dasturiy ta'minot usullari deb usunennya pereshkod ko'rgan. Uskunani filtrlash ma'lumotlarni yig'ish tizimlari va boshqaruvi boshqaruvchilari va bo'linmalarining USO modullarida (ob'ekt bilan aloqa biriktirilishi) o'rnatiladi.

Raqamli filtrlash APCS ning yuqori darajasidagi UVMda g'alaba qozondi. Xabarlarga ko'ra, kimning robotlari apparat filtrlash kuchiga qaramoqda.

past chastotali filtrlar - LPF (past chastotalarni o'tkazish va yuqori chastotalarni kesish);

yuqori chastotali filtrlar (yuqori chastotalarni o'tkazish va past chastotalarni kesish);

tarmoqli o'tish filtrlari (chastotalar diapazonidan o'tish va chastotalarni kesish, smuga diapazonidan ko'proq va pastroq tarqalish);

tarmoqli blokirovka qiluvchi filtrlar (masalan, bir qator chastotalar va o'tish chastotalarini blokirovka qilish, smuga diapazonidan ko'proq va pastroq tarqalish).

Filtrning uzatish funktsiyasi (TF) quyidagicha ko'rinishi mumkin:

de ½ H(j w)½- modul PF chi chastotali javob; j (w) - PFC; w - chastotaga bog'langan eng yuqori chastota (rad / s). f (Hz) oraliq w = 2p f.

Amalga oshirilgan filtrning P F ni ko'rish mumkin

de Aі b - doimiy qiymatlar va T , n = 1, 2, 3 ... (m £ n).

Banner polinomining bosqichlari n filtrlash tartibini o'rnatadi. Chim vín vishchy, tim yaxshiroq chastotali javob, ale katlama sxemasi, lekin narsaning badiiyligi.

Signallar o'tadigan bir nechta chastotalar diapazoni - chastota javob qiymatlari ½ bo'lgan uzatish diapazoni H(j w)½ katta, lekin ideal holatda u doimiy. Signallar bo'g'iladigan chastota diapazonlari - agar ular tekislangan bo'lsa, ularning chastotali javob qiymati kichik va ideal holda u nolga teng.

Haqiqiy filtrlar uchun smuga o'tkazish qobiliyatiga ega - chastota diapazoni (0 -  s), chastota javobining qiymati berilgan qiymat uchun kattaroqdir A 1 . Smuga zatrimuvannya - bir xil chastota diapazoni ( 1 -∞), bunda chastota javobi - dan kamroq bo'ladi. A 2 . O'tish smogidan zatrimannya tutuniga o'tish chastotasi oralig'i ( c - 1) o'tish hududi deb ataladi.

Filtrlarni tavsiflashning eng yaxshi usuli - bu gazlanishning amplitudasini o'zgartirishdir. Formulaga desibeldagi egzoz (dB) tayinlangan

Amplituda qiymati A = 1 a= 0. A 1 = A/
= 1/= 0.707, keyin w c chastotasida o'chirish:

yoqilgan past chastotalar(0,5 MGts dan past), indüktans bobinlarining parametrlari etarli emas: katta farqlar va ideal bo'lganlarning xarakteristikasidagi farqlar. Induktivlik bobinlari o'rnatilgan lasanga yomon biriktirilgan. Eng oddiy past o'tkazuvchan filtr (LPF) va uning chastotali javobi rasmda ko'rsatilgan. 1.8.

Bazada faol filtrlar yaratiladi R, C elementlar va faol elementlar - operatsion sho'ba korxonalar (OS). Onaga bog'liq OU: yuqori quvvat koeffitsienti (50 baravar ko'proq, filtrda pastroq); yuqori tezlik chiqish kuchlanishining oshishi (100-1000 V/mks gacha).

Ikki marta buyurtma filtri P > 2 qasos n/ Boshqa tartibdagi 2 lanok, kaskadli. Ulanmagan buyurtma filtri P > 2 qasos ( P - 1) / 2 lanka boshqa tartib, o'sha bitta lanka birinchi tartib.

Birinchi tartib PF filtrlari uchun

de Daі Z - doimiy raqamlar; P(s) boshqa yoki undan kichikroq darajadagi ko‘phaddir.

Past o'tkazuvchan filtr tarmoqli kengligi silliqligida maksimal o'chirishga ega a 1 3 dB dan oshmaydi, lekin silliqroq bo'lganda o'chadi a 2 20 dan 100 dB oralig'ida bo'lishi kerak. Yogo uzatish funktsiyasi qiymati uchun LPF daromad koeffitsienti da s = w = 0 da yoga chastotasi javobining 0 chi qiymati , keyin . dorivnyuê A.

Buttervort- moyut bir xildagi chastotali javob (1.12-rasm);

Chebisheva (I-toifa) - silliq uzatishda pulsatsiyalarni qoplash uchun chastotali javob, silliq kesishda esa monoton (1.13-rasm);

Chebishevning teskarisi(turi II) - chastotali javob uzatish suyuqligida monotondir va kesish suyuqligida pulsatsiyalanishi mumkin (1.14-rasm);

elliptik - Chastota javob silliq uzatish kabi dalgalanma mumkin, va silliq trim (Fig. 1.15).

Butterworth LF filtri n-chi tartib bu turdagi chastotali javob berishi mumkin

Polinomli filtr sifatida Butterworth filtrining PF yanada rivojlangan

Uchun n = 3, 5, 7 PF normallashtirilgan Butterworth filtri qimmatroq

de parametrlari e ta TO - doimiy sonlar, va V P- Birinchi sinf Chebishev ko'phad P, teng

Rozmax R Kichik tugatish uchun parametr qiymatini tanlash orqali uni o'zgartirishingiz mumkin.

Yumshoq uzatishda minimal ruxsat etilgan so'nish - doimiy pulsatsiya diapazoni - desibellarda ko'rsatilgan

Chebishev va Buttervort LF filtrlarining PFlari shakli bir xil bo'lib, viralar (1.15) - (1.16) bilan tavsiflanadi. Chebishev filtrining chastotali javobi bir xil tartibdagi Butterworth filtrining chastotali javobidan yaxshiroqdir, chunki birinchisi o'tish hududining kengligiga ega. Biroq, Chebishev filtri Butterworth filtriga qaraganda yuqori (chiziqli bo'lmagan) PFCga ega.

Ushbu tartibdagi Chebishev filtrining AFC Butterworth OFKdan yaxshiroq, Chebishev filtrining chiplari o'tish mintaqasining bir xil kengligiga ega. Biroq, Chebishev filtrining PFC, Butterworth filtrining PFC bilan bir xil tarzda yuqoriroq (chiziqli bo'lmagan).

Shakldagi 2-7 buyruqlar uchun Chebishev filtrining PFC. 1.18. Anjirdagi por_vnyannya uchun. 1.18 chiziqli chiziq oltinchi tartibli Butterworth filtrining PFC ni ko'rsatadi. Chebishev yuqori tartibli filtrlarning PFC past tartibli filtrlarning PFC-dan yuqori ekanligini ham ko'rsatishingiz mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, yuqori tartibli Chebishev filtrining chastotali javobi past tartibli filtrning chastotali javobidan yaxshiroqdir.

1.1. MINIMUM FILTRI TARTIBINI TANLASH

Anjir asosida. 1.8 va 1.9. Buttervort va Chebishev filtrlarining yuqori tartibiga ega bo'lgan, ularning chastotali javobidan qisqaroq, ahamiyatsiz bo'lmagan visnovka yaratish mumkin. Biroq, kattaroq tartib sxemani amalga oshirishni murakkablashtiradi va keyinchalik o'zgaruvchanlikka yordam beradi. Ushbu darajada biz yordamchilarning vazifasidan mamnun bo'lgan minimal zarur filtr tartibini tanlash muhimdir.

Shakldagi rasmlarga o'ting. 1.2 global xususiyatlar sms uchun maksimal ruxsat etilgan tarmoqli kengligini o'rnating a 1 (dB), silliq trimda minimal ruxsat etilgan pasayish a 2 (dB), chastota zryzu w z (rad / s) yoki f c (Hz) - o'tish hududining maksimal ruxsat etilgan kengligi T V

de logarifmlar natural yoki oʻnlik boʻlishi mumkin.

(1.24) tenglamani quyidagicha yozish mumkin

deb otrimane spívvídnoshnja pídstaviti (1.25) kuzgi tartibni bilish uchun P o'tish hududining kengligida, lekin chastotada emas w 1 . Parametr T W / w w deyiladi normallashtirilgan o'tish hududining kengligi o'lchovsiz qiymatdir. Otzhe, T W va w ni sekundiga radyanda, í gertsda belgilash mumkin.

(1.18) ga asoslangan shunga o'xshash daraja K = 1 Chebishev filtrining minimal tartibini bilaman

va (1.25) dan keyingi, ularni qanoatlantiradigan Buttervort filtri haqoratli minimal tartibning onasi:

Men eng yaqin raqamni bilaman, otrimuemo P= 4.

Ushbu zaxira Chebishev filtrining Butterworth filtridan ustunligini aniq ko'rsatadi, chunki asosiy parametr chastotali javobdir. Chebishev filtri uzatish funktsiyasining bir xil salqinligini ta'minlaydi, chunki Butterworth filtri ikki tomonlama katlamaga ega.

1.2. Ajoyib RINGER BILAN LPF

I HECH QANDAY QUVVATLI KOFEFISIENTSIZ

Yuqori tartibli filtrlar uchun tenglashtirish (1.29) boshqa tartibdagi odatiy lankaning PF ni tavsiflaydi, de Oldin - yoga kuch koeffitsienti; Daі BILAN - ilg'or adabiyotlardan olingan lanka koeffitsientlari. Eng kattalaridan biri oddiy sxemalar zgídno (1.29) past chastotali PF ni amalga oshiradigan faol filtrlar shaklda ko'rsatilgan. 1.11.

Opír, scho siz baxtlisiz (1.30), dorivnyuê

Dotsilny pídhíd u sig'imning nominal qiymatini belgilash uchun C 2 10 ga yaqin/ f c uF va sig'imning eng katta haqiqiy nominal qiymatini tanlang C 1 sizni qoniqtiradi (1.31). Opir (1.31) uchun hisoblangan qiymatga yaqin bo'lishi mumkin. Filtrning tartibi qanchalik baland bo'lsa, filtrning tartibi shunchalik muhim bo'ladi. Tayanchlarning nominal qiymatini kunlik hisoblashning dolzarbligiga kelsak, tayanchlarning qiymati aql uchun umumiy koeffitsientga ko'paytirilishi mumkinligini ko'rsatish kerak, quvvatlarning qiymatlari bunga bo'linadi. juda koeffitsient.

Chebishev filtrini notekis o'tkazuvchanligi 0,5 dB, yorug'lik o'tkazuvchanligi 1000 Gts va daromad koeffitsienti 2 ga teng bo'lgan boshqa tartibdagi MOS bilan Chebishev filtrini kengaytirish kerakligi qabul qilinadi. Oldin\u003d 2, w z \u003d 2p (1000), shuning uchun A qo'shilishi bilan Y \u003d 1,425625 va Z \u003d 1,516203 ekanligi ma'lum. O'zgaruvchan nominal qiymat C 2 = 10/f c\u003d 10/1000 \u003d 0,01 uF \u003d 10 -8 F, s (1,32) qabul qilinadi

Endi oltinchi tartibli Butterworth filtrini MOS bilan 3 chastotali kengaytirish zarurligi qabul qilinadi. f c= 1000 Gts K= 8. Vín turli tartibdagi uchta lanokdan katlanmış, teri PF dan, shuning uchun ular teng (2.1). Terining mustahkamligining Vibero koeffitsienti K= 2, bu filtrning o'zi 2∙2∙2=8 kuchning zarur koeffitsientini ta'minlaydi. Fors Lanka uchun Z qo'shimchasi ma'lum Da= 0,517638 tonna Z = 1. Imkoniyatning nominal qiymatini yangidan tanlang V 2 \u003d 0,01 mF í ikkinchi yo'nalishda s (2,21) biz bilamiz V 1 \u003d 0,00022 mikrofarad. Imkoniyatning nominal qiymatini o'rnating V 1 \u003d 200 pF va (2.20) biz tayanchlarning qiymatini bilamiz R 2 = 139,4 kŌ; R 1 = 69,7 kŌ; R 3 = 90,9 com. Boshqa ikkita lanklar xuddi shunday tarzda ochiladi va keyin oltinchi tartibdagi Butterworth filtrini amalga oshirish uchun lanklar kaskadlanadi.

Ko'rinib turgan soddaligi tufayli MOS filtri teskari quvvat omiliga ega filtrlarning eng mashhur turlaridan biridir. Vín maê takozh pevní perevagi va xarakteristikalar va past vihídny povny opírning juda yaxshi barqarorligi; bu tartibda, u yuqori tartibli filtrni amalga oshirish uchun boshqa havolalar bilan kaskadda birlashtirilishi mumkin. Sxemaning kamchiligi shundaki, joriy o'zgarishlarga yuqori sezuvchanlik elementlarining qiymatini sezilarli darajada oshirmasdan turib, Q sifat omilining yuqori qiymatiga erishish mumkin emas. Yaxshi natijalarga erishish uchun kuch koeffitsienti Oldin

Skorigovana LPF-filtr. ... ISO-tuzilish, ê uning kuchini tartibga solish imkoniyati filtr nominal qiymatlarni o'zgartirganda minimal ... filtr mikrosxemalarda turi... xuddi shunday bo'lishi mumkin buyurtma miqdorlar men ... filtrlarChebishevaі Buttervort, ...

Butterworth filtri

Butterworth past o'tkazuvchan filtrining uzatish funktsiyasi n th tartib virase bilan tavsiflanadi:

Butterworth filtrining amplituda-chastota xarakteristikasi juda kuchli bo'lishi mumkin:

1) Har qanday buyurtma uchun n chastotali javob

2) chastotada zryzu u = u s

LPF ning chastota javobi ortib borayotgan chastotalar bilan monoton ravishda o'zgaradi. Shuning uchun Butterworth filtrlari eng tekis xususiyatlarga ega filtrlar deb ataladi. Kichik 3 LPF Butterworth 1-5 buyurtmalarining amplituda-chastota xususiyatlarining grafiklarini ko'rsatadi. Shubhasiz, filtrning tartibi qanchalik baland bo'lsa, ideal past chastotali filtrning chastotali javobi shunchalik aniqroq bo'ladi.

Malyunok 3 - 1 dan 5 gacha past chastotali Butterworth filtri uchun AFC

Kichik 4 HPF Butterworthning sxematik bajarilishini ko'rsatadi.

Malyunok 4 - HPF-II Butterworth

Buttervort filtrining afzalligi tutun chastotalarida mumkin bo'lgan eng silliq chastotali javobdir va bo'g'uvchi chastotalarni bo'g'ishda pasayish deyarli nolga teng. Butterworth filtri yagona filtr bo'lib, u kattaroq buyurtmalar uchun chastotali javob shaklini oladi (chunki namlangan silliqlik xususiyatlarining keskin pasayishi tufayli), shuningdek, boshqa turdagi filtrlarning boy turlari (Bessel). filtr, Chebishev filtri, elliptik filtr) chastotali javob shaklini turli tartiblarda o'zgartirishi mumkin.

Odnak u porivnyanni z filtrami Chebisheva I i II tipív abo eleptichnim filtrom, filtr Battervorta mae bils pologiy spad xarakteristiki i tomu povine mat bilshiy poryadok (scho smladnishe v realizacíí̈) to'g'ri keladi. ugi pridushennya.

Chebishev filtri

Chebishev filtrining uzatish funktsiyasi modulining kvadrati chastota bilan aniqlanadi:

de - Chebishev ko'phad. Chebishev filtri uzatish funktsiyasi moduli yoqimli yolg'izlik jim chastotalarda u nolga aylanadi.

Chebishev filtrlari u erda g'alaba qozonadi, bu erda chastota reaktsiyasining zaruriy xususiyatlarini, zokremani, aylanma bo'g'ilish chastotalarini yaxshi pasaytirishni va shu bilan birga chastota reaktsiyasining silliqligini ta'minlash uchun kichik tartibli qo'shimcha filtr zarur. uzatish va bo'g'ish swag chastotalarida unchalik muhim emas.

Chebishev I va II filtrlari demontaj qilingan.

1-turdagi Chebishev filtri. Eng keng tarqalgan - Chebishev filtrlarining modifikatsiyasi. Silliqroqda bunday filtrning uzatilishi pulsatsiyalarni ko'rsatadi, ularning amplitudasi pulsatsiya indikatori bilan ko'rsatiladi. Analog elektron Chebishev filtri bo'lsa, buyurtma reaktiv komponentlar sonidan yuqori bo'lib, uni amalga oshirish jarayonida farqlanadi. Xarakteristikaning kattaroq keskin pasayishini olib tashlash mumkin, bu nafaqat uzatish silliqligida, balki bo'g'ish silliqligida ham pulsatsiyalarga imkon beradi, murakkab tekislikdagi jsh ko'rinadigan o'qida transmissiya filtri funksiyasiga nollarni qo'shadi. Tse, ammo, o'zini bo'g'ilishni kamroq samarali bostirishga qisqartirildi. Filtrni olib tashlash Cauer filtri sifatida ham tanilgan elliptik filtrdir.

Chebishev filtri uchun to'rtinchi darajali birinchi turdagi pastki chastotalar uchun chastota javobi kichik 5 bilan ifodalanadi.

5-rasm - to'rtinchi tartibli 1-toifa pastki chastotalarning Chebishev filtri uchun AFC

II turdagi Chebishev filtri (teskari Chebishev filtri) amplituda xarakteristikasining kichikroq keskin pasayishi orqali I turning pastki Chebishev filtriga qaraganda tezroq, bu komponentlar sonining ko'payishiga olib keladi. Yangi kunduzgi pulsatsiyada silliqlik uzatishga ega, proteus silliqda strangulyatsiyaga ega.

To'rtinchi tartibdagi ikkinchi turdagi past chastotalarning Chebishev filtri uchun chastota javobi kichik 6 bilan ifodalanadi.

Malyunok 6 - ikkinchi turdagi pastki chastotalarning Chebishev filtri uchun chastotali javob

Kichik miqyosda 1 va 2-darajali Chebishev HPF sxemasini amalga oshirishning 7 ta ko'rinishi.

Malyunok 7 - Chebishev HPF: a) buyuraman; b) II tartib

Chebishev filtrlarining chastota xususiyatlarining kuchi:

1) Chastota javobining silliqligi muvozanatli xarakterga ega bo'lishi mumkin. Intervalda (-1? u? 1) ê n funktsiya 1 ga teng bo'lgan maksimal qiymatga yoki teng bo'lgan minimal qiymatga erishadigan nuqta. Agar n juftlashtirilmagan bo'lsa, n juft bo'lsa;

2) chastotada Chebishev filtrining chastota ta'sirining qiymati juda yaxshi

3) Funktsiya monoton o'zgarganda va qiymati nolga teng.

4) e parametri uzatish smearidagi Chebishev filtrining chastota ta'sirining notekisligini ko'rsatadi:

Buttervort va Chebishev filtrlarining chastotali javobini tenglashtirish, Chebishev filtri uzatish silliqligida ko'proq zaiflashuvni ta'minlaydi, bu tartibning pastki Butterworth filtri. Chebishev filtrlarining mos kelmasligi shundaki, ularning transmissiya smearining faza-chastota xususiyatlari chiziqli bo'lganlardan sezilarli darajada farq qiladi.

Buttervort va Chebishev filtrlari uchun hisobot jadvallari mavjud bo'lib, unda qutblarning koordinatalari va turli tartiblarning uzatish funktsiyalari koeffitsientlari ko'rsatilgan.

Raqamli BIX filtrlarini tahlil qilish nazariyasining muhim qismi (to'xtovsiz impulsli javobdan filtrlar uchun) filtrlarni uzluksiz bir soat davomida tahlil qilish uchun oqilona usullarni talab qiladi. Shuning uchun ushbu bo'limda bir qator standart turdagi analog filtrlar, jumladan Butterworth, Bessel va Chebishev I va II turdagi filtrlar uchun formulalar ishlab chiqiladi. Berilgan xususiyatlarni yaqinlashtirish usullaridagi farqlar va kamchiliklarning batafsil tahlili, bu filtrlar misolida, analog filtrlarni tahlil qilish usullari bilan bog'liq bo'lgan bir qator tadqiqotlarda topish mumkin, shuning uchun filtrlarning asosiy kuchi teri turi va tuzilmalar indüksiyonu kamroq qisqa bo'ladi Unkovi spívvídnostnja, otrimannya kofítsíênív analog íntív uchun nebhídny.

Past chastotali filtrni ko'rish chastotasidan normallashtirishni sozlash kerak bo'lsin, bu yaxshi Ō = 1 rad / s. Funktsiya taxminiy bo'lgani uchun, qoida tariqasida, amplituda xarakteristikasining kvadrati (Bessel filtridan tashqari) ishlatiladi. Analog filtrning uzatish funktsiyasi tajovuzkor shaklning S ratsional o'zgartirish funktsiyasi ekanligini hisobga olaylik:

Pastki chastotalarning Buttervort filtrlari s-tekisligi yaqinidagi koordinatalar kobi bo'yicha eng silliq amplituda xarakteristikasiga erisha olishi bilan tavsiflanadi. Tse koordinatalar kobining amplituda xarakteristikasidagi barcha muhim o'zgarishlar nolga teng ekanligini bildiradi. Normallashtirilgan amplituda xarakteristikasining kvadrati (shuning uchun biz chastotani 1 rad / s tezlikda o'lchashimiz mumkin) Butterworth filtri yaxshi:

de n - Filtr tartibi. Butun S-tekisligida (14.2) funktsiyani analitik davom ettirib, biz olamiz

Barcha qutblar (14.3) bir xil kenglikdagi bitta ustunda joylashgan S-kvartiralar . Virazimo uzatish funktsiyasi H(lar) chap ensada aylanib yuradigan ustunlar orqali S :

De (14.4)

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

A k 0 - Normalizatsiya konstantasi. Vikoristovuyuchi formulalar (14.2) va (14.5), u quyi chastotalar Butterworth filtrlari vakolatlari sonini shakllantirish mumkin.

Past chastotali Butterworth filtrlarining kuchi:

1. Butterworth filtrlari qutblardan ko'p (bu filtrlarning uzatish funktsiyalarining barcha nollari nomuvofiqlik bo'yicha tartiblangan).

2. Ō = 1 rad / s chastotada Butterworth filtrining uzatish koeffitsienti yaxshiroq (ya'ni vaqt o'tishi bilan chastotada amplituda xarakteristikasi 3 dB ga pasayadi).

3. Filtr tartibi n butun filtrni bekor qiling. Buttervort filtrining to'g'ri tartibi to'g'ridan-to'g'ri belgilangan chastotada zaiflashuv xavfsizligini ta'minlashdan iborat Ō t > 1. Ō = Ō t chastotasining xavfsizligini ta'minlaydigan filtrning tartibi.< уровень амплитудной характеристики, равный 1/А, можно найти из соотношения

Mal. 14.1. Pastki chastotali Butterworth analog filtrining qutblarini aylantirish.

Mal. 14.2- Amplituda va fazaviy xarakteristikalar, shuningdek, analog past chastotali Butterworth filtrining guruh blokirovkasining xarakteristikasi.

Keling, masalan, chastotada talab qilinadi Ō t = 2 rad/s zaiflashganlarga g'amxo'rlik qiling, bu sog'lom A \u003d 100. Todi

Yaxlitlangan n y butun sonning katta tomoni, biz bilamizki, vazifa 7-tartibdagi Butterworth filtrini ta'minlash uchun kuchsizlangan.

Yechim. Vikorist xususiyatlari 1/A == 0,0005 (bu 66 dB zaiflashuvni ko'rsatadi) va Ō t = 2, olingan n== 10,97. Dumaloq ha n = 11. Shaklda. 14.1 kengaytirilgan Butterworth filtrining qutblarining kengayishini ko'rsatadi s-kvartiralar. Amplituda (logarifmik shkala bo'yicha) va fazaviy xarakteristikalar, shuningdek, filtrning guruhli susayishi xarakteristikasi rasmda keltirilgan. 14.2.

TUSHUNMA VAZIRLIGI BU FANLAR UKRAINA

Xarkov milliy radioelektronika universiteti

REU bo'limi

KURS ROBOT

ROZRAXUNOVO-TUSHIRISH

BUTTERWORTHGA YUQORI PASS FILTRI

Xarkov, 2008 yil

Texnik vazifa

Buttervort polinomi bo'yicha amplituda-chastota xarakteristikasi (AFC) yaqinlashuvi bilan yuqori o'tkazuvchan filtrni (HPF) loyihalash, filtrning kerakli tartibini tanlash, shuningdek, AFC parametrlarini o'rnatish (1-rasm): K 0 = 26dB

U m Vx = 250mV

de – maksimal filtr uzatish koeffitsienti;

SMS yuborish uchun minimal uzatish koeffitsienti;

Smouzda filtrni uzatishning maksimal koeffitsienti;

Ko'rish chastotasi;

Filtrning uzatish koeffitsientiga bog'liq bo'lgan chastota kamroq.

Malyunok 1 - Butterworth HPF shabloni.

Elementlarning nominal qiymatlari tafsilotlariga ozgina sezgirlikni ta'minlang.

ANTRACT

Rozraxunkovo-tushuntirish eslatmasi: 26 p., 11-rasm, 6-tab.

Meta ish: yuqori chastotali faol RC-filtr sxemasini sintez qilish va vv komponentlarini taqsimlash.

Kuzatuv usuli: filtrning chastotali javobini Buttervort polinomi bilan yaqinlashtirish.

O'tkazish funktsiyasi faol filtr bilan yaqinlashadi. Mustaqil erlarning kaskadli ulanishlari uchun takliflar filtri. Faol filtrlarda vikoristan pídsilyuvachi, shcho teskari emas, umrining oxiri harakatlari bilan, go'yo qo'shimcha operatsion pídsilyuvachiv uchun amalga oshirilgan.

Ish natijalari radiotexnika va tegishli uskunalar uchun filtrlarni sintez qilish uchun ishlatilishi mumkin.

Kirish

1. Shu kabi sxemalarga qarash

3.1 Yuqori o'tkazuvchan filtrni sozlash

3.2 Filtrning kerakli tartibini belgilash

3.3 Destination Batterworth polinomi

3.4 Normallashtirilgandan prognozlangan HPFga qaytish

3.5 O'tkazish funktsiyasidan sxemaga o'tish

3.6 O'tkazish funktsiyasidan sxemaga o'tish

4. Sxemaning Razrahunok elementlari

5. Buzilgan filtrni sozlash usuli

Kirish

Yaqin vaqtgacha raqamli natijalar analog qo'shimchalar radiotexnikada texnik ma'lumot Elektr tovushi chidab bo'lmas darajada baland va deyarli norozi edi. Turli xil integral mikrosxemalar (IC) yordamida amalga oshiriladigan raqamli universitetlar, ehtimol, ularning konstruktiv va texnologik to'liqligiga qoyil qolishgan. Aks holda, bu, masalan, telekommunikatsiyada umumiy aloqa uskunalarining 40-60% ni tashkil etadigan analog signallarni qayta ishlash tugunlari bilan. Gromízdki, scho nomaqbul va mashaqqatli o'rash elementlar katta soni qasos olish uchun, hidi "umumiy raqamlashtirish" zarurligi haqida fahívtsív o'ylash bir qator sabab berdi taxta gnytyuche buyuk integral mikrosxemalar, shira qaradi. radio taxt jihozlari.

Qolganlari esa, go'yo boshqa bir ekstremal bo'lganidek, ochikuvni adekvat natijalarga olib kelmadi (bir kishi olib kelolmadi). Haqiqat, boshqa yo'llar kabi, bu erda o'rtada paydo bo'ldi. Elementar asoslari mikroelektronikaning imkoniyatlari va talablariga mos keladigan funktsional analog tugunlarga asoslangan uskunalar bir necha jihatdan samarali ko'rinadi.

Adekvatlik ushbu maxsus turga faol RC-nayzalarga o'tish orqali ta'minlanishi mumkin, ularning elementar asoslari indüktans bobinlari va transformatorlarni o'z ichiga olmaydi, ular printsipial ravishda mikroelektronika tomonidan amalga oshirilmaydi.

Bunday o'tishning empedansi ma'lum bir soat ichida, bir tomondan, faol RC-nayzalar nazariyasi yutuqlari bilan, ikkinchi tomondan, mikroelektronikaning muvaffaqiyati bilan namoyon bo'ladi, bu esa yuqori quvvatli chiziqli integral mikrosxemalar, shu sonda va integral operatsion sho'ba korxonalari (OU). Qi OU, Volodiyuchi ajoyib funksionallik.

60-yillarga qadar filtrlarni amalga oshirish uchun ular turg'unlik, eng muhimi, passiv elementlar, tobto edi. indüktans, kondansatör va rezistorlar. Bunday filtrlarni amalga oshirishdagi asosiy muammo - indüktans bobinlarining kengayishi (past chastotalarda hid juda katta bo'ladi). Integratsiyalashgan operatsion podstansiyaning 60-yillari rivojlanishi bilan operatsion tizimga asoslangan faol filtrlarning yangi to'g'ridan-to'g'ri dizayni joriy etildi. Rezistorlar, kondansatörler va op amperlar (faol komponentlar) faol filtrlarga o'rnatiladi, lekin ularda indüktans bobinlari yo'q. Nadal faol filtrlari passivlar bilan almashtirilgan bo'lishi mumkin. Narazy passiv filtrlar faqat yuqori chastotalarda (1 MGts dan yuqori), chegaradan tashqarida zastosovuyutsya chastota diapazoni bylshostí OU keng zastosuvannya. Shu bilan bir qatorda, boy yuqori chastotali qo'shimchalar, masalan, radio uzatgichlar va qabul qiluvchilar bilan an'anaviy RLC filtrlari akustik tolalar yuzasida kvarts filtrlari va filtrlari bilan almashtiriladi.

Shu bilan birga, ko'p jihatdan analog filtrlar raqamli bilan almashtiriladi. Raqamli filtrlarning ishi asosan ta'minlanadi dasturiy ta'minot Bunga analoglar bilan qo'shilgan stosuvanni da hidlar sezilarli darajada gnuchkiy ko'rinadi. Raqamli filtrlar yordamida eng kuchli usullar bilan foydalanish yanada muhimroq bo'lgan bunday funktsiyalarni amalga oshirish mumkin. Tim ham kam emas, raqamli filtrlar hali ham barcha holatlarda analogni almashtira olmaydi, shuning uchun eng mashhur analog filtrlar, faol RC filtrlari kerak.

1. Shu kabi sxemalarga qarash

Filtrlar - chastota-selektiv kengaytmalar, chastotalarning qo'shiq shpallarida yotadigan yak-pass yoki trim signallari.

Filtrlarni chastota xususiyatlariga ko'ra tasniflash mumkin:

1. Past chastotali filtrlar (LPF) - ko'rinadigan va doimiy omborda joriy chastotadan yuqori bo'lmagan chastotalar bilan kuchaytirgichlar orqali o'tadi.

2. Yuqori chastotali filtrlar (LPF) - shovqinni oxirgi chastotadan past bo'lmagan holda o'tkazing.

3. Yordamchi filtrlar (PF) - kolini qo'shiq chastotasi diapazonida o'tkazadi, bu chastota javobining joriy darajasiga bog'liq.

4. Qo'shni muhim filtrlar (PPF) - chastotalarning qo'shiq aralashmasida kesish, chunki u haqiqiy teng chastotali javobga bog'liq.

5. Rad etuvchi filtrlar (RF) - PPF turi bo'lib, u juda ko'p tutunga ega bo'lishi mumkin va uni mantar filtri deb ham atashadi.

6. Fazali filtrlar (FF) - kirish signallarining fazasini o'zgartirishning barcha chastotalari va topshiriqlarida ideal fazada doimiy bo'lgan uzatish koeffitsientini o'lchash uchun (signallarning timchasovoy tiqilib qolish zonasi).

1.1-rasm - Filtrlarning asosiy turlari

Faol RC-filtrlar yordamida transmissiya suyuqligida qat'iy doimiy o'tkazuvchanlik koeffitsienti, tutunni bo'g'ishning cheksiz namlanishi va 1.1-rasmdagi ko'rsatkichlarda chastota xarakteristikalarining ideal shaklini olib tashlash mumkin emas. smogga o'tish paytida pasayishning bitmas-tuganmas tikligi. Faol filtrning dizayni har doim ideal xarakteristikalar shakli va katlama va amalga oshirish o'rtasidagi kelishuv masalasidir. Bu "yaqinlash muammosi" deb ataladi. Boy vaziyatlarda kuchli filtrlash birinchi va boshqa buyurtmalarning eng oddiy filtrlaridan foydalanishga imkon beradi. Bunday filtrlarning ba'zi sxemalari quyida keltirilgan. Filtrni shu tarzda loyihalash eng mos konfiguratsiyaga ega sxemani tanlashga va muayyan chastotalar uchun elementlarning nominal qiymatlarini keyingi tahlil qilishga olib keladi.

Biroq, filtrlashdan oldin ular boy zhorstkishimi paydo bo'lishi mumkin bo'lgan holatlar mavjud va yuqori tartibli sxemalar, birinchi navbatda pastroq va boshqalar kerak bo'lishi mumkin. Kurs ishi tayinlangan yuqori tartibli va katlamali vazifalar filtrlarini loyihalash.

Quyida ularning afzalliklari va qisqa terisi tavsifi bilan birinchi turli xil tartibning asosiy sxemalari keltirilgan.

1. LPF-I va HPF-I teskari bo'lmagan quvvatga ega bo'lmagan asosida.

1.2-rasm - teskari bo'lmagan subsyluvac asosidagi filtrlar:

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

Filtrning sxemalarini haddan tashqari oshirib yuborishdan oldin, asosiy o'rinni amalga oshirish va takomillashtirishning soddaligi, kamchiliklari - past chastotali xarakteristikalar tikligi, o'z-o'zidan qo'zg'alishga nisbatan past qarshilik ko'rib chiqilishi mumkin.

2. Boy ilmoqli zv'azk bilan LPF-IIí HPF-II.

Malyunok 1.3 - Loopli qo'ng'iroqli filtrlar:

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

2.1-jadval - Boy aylanali burilish signaliga ega past chastotali filtr-II ning uzatish va kamchiliklari

2.2-jadval - Boy halqali qaytish halqasi bilan HPF-II operatsiyalari va kamchiliklari

2. LPF-IIі HPF-IISallen-Key.

Baby 1.4 - Sallen-Kay filtrlari:

a) LPF-II; b) HPF-II

2.3-jadval - Sallen-Kay LPF-II ishlashi va kamchiliklari.

2.4-jadval - Sallen-Kay HPF-II etishmovchiligi va daromadlari.

3. Umumiy qo'llab-quvvatlash konvertorlari asosida LPF-IIí HPF-II.

Malyunok 1.5 - Ikki tomonlama qo'llab-quvvatlovchi konvertorlar asosida II past o'tkazuvchan filtr sxemasi:

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

2.3-jadval - bir xil qo'llab-quvvatlovchi konvertorlar asosida LPF-II va HPF-II ning hisob-kitoblari va kamchiliklari.

2. Filtrni sxemasini tanlash va astarlash

Filtrlarni loyihalash usullari dizayn xususiyatlariga bog'liq. Passiv RC filtrlarining dizayni blok diagrammasi bilan aniqlanadi

AF faol filtrlari uzatish funktsiyasini matematik tarzda tavsiflaydi. Chastota javobining turlarini uzatish funksiyalarining polinomlari deb atash kerak. Teri tipidagi chastotali javob chastota reaktsiyasining pasayishining oldindan belgilangan tikligiga muvofiq ko'p sonli qutblar (RC-nayzalar) bilan amalga oshiriladi. Battervort, Bessel, Chebishevlarning taqribiyliklarini topish.

Butterworth filtri eng tekis chastotali javobga ega bo'lishi mumkin, kasal o'tish liniyalari bo'g'ilgan taqdirda har bir qutb uchun 6 dB / okt qimmatroq bo'ladi, lekin u chiziqli bo'lmagan fazali javobga ega bo'lishi mumkin, kirish impulsi kuchlanishi chiqishda tebranishga olib keladi. , shuning uchun vikorist filtr uchun ketadi uzluksiz signallar.

Bessel filtri chiziqli FFCga ega, o'tish chastotasi javobining keskinligi kichik. silliq o'tish barcha chastotalar signallari sustvoren holda majbur qilish uchun zarur bo'lgan to'g'ri chiziqli impulslarni filtrlash uchun qo'shimcha bo'lgan bir xil vaqtinchalik qoqishlarga ega bo'lishi mumkin.

Chebishev filtri - qo'shma korxonada teng sochlarning filtri, pozitsiyaning tekis shakli va intermiami, tebranishlarda uzluksiz signallar uchun yordamchi, onaning ko'rish chastotasi uchun sovuq chastotali javobga bo'lgan ehtiyoji.

Birinchi va boshqa tartibdagi filtrlarning oddiy sxemalari, agar filtrlash nuqtasiga qadar kuchli bo'lganlar ko'p bo'lmasa, faqat bir marta zastosovuyutsya bo'ladi.

Filtr panjaralarining kaskadlari o'zgartiriladi, chunki filtrning tartibi boshqasidan ko'ra ko'proq kerak bo'ladi, shuning uchun agar signallarni bostirishning silliqligi va katta tikligida signallarning yanada zaiflashishi bilan uzatish xarakteristikasini shakllantirish kerak bo'lsa. chastota javobining susaytirishi.

Lanziugs bir xil sxemaga amal qiladi, ammo elementlarning nominallari

R, farq va filtr va yogo lanok chastota diapazonida yotadi: f sp.f /f sp.l

Biroq, esda tutingki, kaskadli, masalan, boshqa tartibdagi ikkita Butterworth filtri to'rtinchi tartibli Butterworth filtrini bermaydi, chunki filtrlash filtri boshqa chastota va boshqa chastotali javob beradi. Shuning uchun, bir qatorli koeffitsientlarni shunday tanlash kerakki, qo'shimcha uzatish funktsiyalarining boshlanishi qarama-qarshi turdagi yaqinlashish bilan tasdiqlanadi. Shuning uchun, AF dizayni otrimannya ídealnoí̈ xususiyatlari va katlama va amalga oshirish tomonida buklama sabab bo'ladi.

Teri po'stlog'ining katta kirish va kichik tashqi tayanchlari uchun har kuni berilgan uzatish funktsiyasining yaratilishi va teri nayini mustaqil tartibga solish imkoniyati ta'minlanadi. Lankning mustaqilligi uning parametrlarini o'zgartirish orqali teri lank kuchini keng tartibga solish imkonini beradi.

Asosan, hech qanday ahamiyatga ega emas, shaxsiy filtrlarni joylashtirishning har qanday tartibida, uzatish funktsiyasining natijaviy qismlari har doim bir xil bo'ladi. Tim kam emas, men turli narsalarni bilaman amaliy tavsiyalar shaxsiy filtrlarga qanday buyurtma berish kerak. Masalan, o'z-o'zini qo'zg'atish uchun biz chegara chastotasining chastotasini oshirish tartibida oyoqlarning ketma-ketligini tashkil qilishimiz kerak. Keng chastotali javob mintaqasida boshqa lankaning o'z-o'zidan qo'zg'alishiga yuqori tartib keltirilishi mumkin, yuqori chegara chastotalari bo'lgan filtr parchalari kesish chastotasi sohasida katta sifat omiliga ega bo'lishi mumkin.

Ikkinchi mezon, po'yazaniya íz vímogami mínímízatsíí, kiraverishda teng shovqin. Bunday holda, lankalarning ketma-ketligi teskari bo'ladi;

3. Filtrning topologik modeli va kuchlanish uchun uzatish funksiyasi

3.1 Ushbu nuqtada Butterworth HPF tartibi tanlanadi va TORda ko'rsatilgan parametrlarga muvofiq uzatish funktsiyasining turi tayinlanadi:

Malyunok 2.1 - Texnik talablar uchun HPF shabloni.

Filtrning topologik modeli.

3.2 Yuqori o'tkazuvchan filtrni sozlash

Aqliy vazifa uchun biz filtrning aqliy chastotasining chegarasiga ehtiyoj borligini bilamiz. Men uzatish koeffitsienti va chastota uchun normallashtirilgan.

O'tkazish koeffitsienti uchun:

Maksimal \u003d K 0 -K n \u003d 26-23 \u003d 3dB gacha

Minimumgacha \u003d K 0 -K s \u003d 26-(-5) \u003d 31dB

Chastotasi uchun:

3.3 Filtrning kerakli tartibini belgilash

Eng yaqin butun songa yaxlitlangan: n = 3.

Otzhe, qoniqarli, shablonni hisobga olgan holda, uchinchi tartibdagi kerakli filtrni olishi mumkin edi.

3.4 Destination Batterworth polinomi

Buttervort filtrlarining uzatish funksiyalarini normallashtirish jadvaliga mos keladigan uchinchi tartibli Buttervort ko'phadini bilamiz:

3.5 Normallashtirilgandan prognozlangan HPFga qaytish

Keling, normallashtirilgan HPF dan prognoz qilingan HPF ga o'tamiz.

uzatish koeffitsienti bo'yicha masshtablash:

chastota miqyosi:

Biz almashtiramiz

Masshtablash natijasida W(p) uzatish funksiyasini ko‘rinishdan olamiz:

Maliunok 2.2 - prognoz qilingan HPF Butterworthning chastotali javobi.

3.6 O'tkazish funktsiyasidan sxemaga o'tish

Uchinchi tartibdagi prognozlangan yuqori o'tkazuvchan filtrning uzatish funktsiyasini tasavvur qiling, go'yo birinchi va boshqa tartibdagi ikkita faol yuqori o'tkazuvchan filtrlarning uzatish funktsiyalarini yaratgandek, ya'ni. ko'rishda

і ,

de - cheksizga o'tkazish koeffitsienti yuqori chastotali;

- qutb chastotasi;

- Filtrning sifat koeffitsienti (uzatilish silliqligida chastotadagi daromad koeffitsientini daromad omiliga moslashtirish).

Ushbu o'tish adolatli, ketma-ket qo'shilgan faol filtrlarning yovvoyi tartibining parchalari olingan filtrlar buyurtmalarining yig'indisiga teng (1 + 2 = 3).

Yuqori filtr o'tkazish koeffitsienti (K0 = 19,952) qo'shimcha filtr o'tkazish koeffitsientlari (K1, K2) bilan aniqlanadi.

O'tkazish funktsiyasini kvadrat ko'paytirgichlarga kengaytirib, biz quyidagilarni olamiz:

Wu chimu virazi

. (2.5.1)

Qutblarning chastotalari va uzatish funktsiyalarining sifat omiliga ta'sir qilishini eslash muhim emas.

Birinchi uzatish funktsiyasi uchun:

qutb chastotasi;

HPF-Ipostyna va teng sifat omili.

Boshqa uzatish funktsiyasi uchun:

qutb chastotasi;

yaxshilik.

Operatsiyadan oldin teri kaskadlari chastota kuchi bo'yicha taxminan teng bo'lishi uchun teri kaskadlari orasidagi butun filtrni o'tkazishning umumiy koeffitsienti kaskadlarning sifat omiliga va xarakterli chastotaga mutanosib edi. bitta op-amp kuchaytirgichi) maksimal darajaga o'rnatiladi.

Shunday qilib, ushbu turdagi yuqori chastotali filtrda bo'lgani kabi, ikkita kaskad mavjud, keyin ongni bir qarashda belgilash mumkin:

. (2.5.2)

Virusni (2.5.2) (2.5.1) o'rniga qo'yib, biz quyidagilarni olamiz:

;

O'tkazish koeffitsientlarining to'g'riligini tekshiramiz. Vaqti-vaqti bilan filtrning yuqori o'tkazuvchanlik koeffitsienti boshqa filtrlarning qo'shimcha koeffitsienti bilan belgilanadi. Razi da vidb koeffitsientini tarjima qilaylik:

Tobto. rozrahunki virni.

Qabul qilingan qiymatlarning qiymatlarini oshirish uchun uzatish xarakteristikasini yozamiz ():

.

3.7 Uchinchi darajali faol HPF sxemasini tanlash

Shunday qilib, qoida tariqasida, elementlarning farqlariga kichik sezgirlikni ta'minlash kerak, keyin biz teskari bo'lmagan subsiluvach asosida HPF-I ning birinchi kaskadini tanlaymiz (1.2-rasm, b). ), va ikkinchisi - asosiy qo'llab-quvvatlash (KPS) ning konvertorlari asosida HPF-II , uning sxemasi 1.5-rasmda ko'rsatilgan, b.

Invert qilinmagan subsiluvach asosidagi HPF-I uchun sxema elementlarining reytingiga ko'ra filtrdagi parametrlar soni quyidagicha:

CPS asosidagi HPF-II uchun filtr parametrlari quyidagi tartibda o'rnatilishi kerak:

; (3.4)

;

4. Sxemaning Razrahunok elementlari

Parametrlar bilan birinchi kaskadning (HPF I) Rozrahunok

Vibero R1 vyhodyachi z kirish qo'llab-quvvatlash qiymatiga qadar bo'lishi mumkin (): R1 = 200 kOm. Todi z (3.2) bu aniq

.

Vibero R2 \u003d 10 kOm, keyin (3.1)

Rozrahunok boshqa kaskad (HPF II) parametrlari bilan

. .

Todi (Numerator uchun koeffitsient E24 standart seriyasidan sig'im nominalini oladigan tarzda tanlanadi). Shuningdek, C2 = 4,3 nF.

Z (3.3) biz buni ko'ramiz

Z (3.1) biz buni ko'ramiz

Qo'ysangchi; qani endi . Shuningdek, C1 = 36 nF.

4.1-jadval - Filtr elementlarining reytinglari

4.1-jadvaldagi ma'lumotlardan biz filtr sxemasini modellashimiz mumkin.

Tse mi robimo yordam uchun maxsus dasturlar ish stoli 5.0.

Modellashtirish sxemasi va natijalari 4.1-rasmda keltirilgan. va 4.2-rasm, a-b.

Malyunok 4.1 - Uchinchi tartibli HPF sxemasi Butterworth.

Malyunok 4.2 - Natijadagi chastotali javob (a) va PFC (b) filtri.

5. Buzilgan filtrni sozlash va sozlash usuli

Haqiqiy filtr chastota javobiga g'amxo'rlik qilishi uchun ushbu quvvatni qo'llab-quvvatlash katta aniqlik bilan tanlanishi kerak.

Rezistorlar uchun ishlash yanada sodda, shuning uchun ularni 1% dan ko'p bo'lmagan bardoshlik bilan oling va kondansatör sig'imlari uchun muhimroqdir, chunki ularning tolerantliklari 5-20% mintaqada. Zanjir orqali sig'im mustahkamlanadi, so'ngra opir rezistorlari himoyalanadi.

5.1 Kondensatorlar turini tanlash

· Pastki dispersiya orqali past chastotali kondansatör turini tanlang.

Kerakli kichik o'lchamlar va kondansatkichlarning massasi

· Eng kichik kirishlari bo'lgan kondansatörlarni tanlang (kesilgan dielektrik kirishlarning kichik tangensi bilan).

K10-17 guruhining haqiqiy parametrlari (dan olingan):

Rosemary, mm.

Masa, g0,5…2

Ruxsat etilgan qabul qilish hajmi, %

Tangent kuta vtrat0,0015

Opir ízolyatsiíí, MOm1000

Ishlash harorati diapazoni – 60…+125

5.2 Rezistorlar turini tanlash

· Loyihalashtirilgan filtrning sxemasi uchun past haroratli yukni ta'minlash uchun minimal TCR bilan rezistorlarni tanlash kerak.

· Minimal quvvat va indüktansning aybi tufayli Obirayutsya rezistorlar, shuning uchun boshqa turdagi rezistorlarni tanlang.

· Shu bilan birga, boshqa rezistorlar shovqin shovqinining yuqori darajasiga ega, shuning uchun rezistorlarning yuqori shovqin darajasining parametrini o'zgartirish kerak.

C2-29V tipidagi nozik rezistorlar berilgan parametrlarga javob beradi (parametrlar quyidagilardan olingan):

Nominal bosim W 0,125;

Nominal tayanchlar diapazoni, Ohm;

TCS (harorat oralig'ida),

TCS (harorat oralig'ida ),

Radial shovqin, mkV/V1…5

Chegara ish kuchlanishining doimiysi

bu ilon strumasi, B200

5.3 Jarrohlik aralashuvi turini tanlash

· OUni tanlashning asosiy mezoni - quvvatning butun chastotasi, haqiqiy OUning parchalari o'tishi mumkin. Op-ampning chastotali xarakteristikalari dizayn filtrining xarakteristikasiga qo'shilmasligi uchun i-kaskaddagi op-ampning bir martalik kuchayishi chastotasini kamaytirish kerak edi:

Birinchi kaskad uchun: .

Boshqa kaskad uchun: .

Kattaroq qiymatni tanlagan holda, bitta op-ampning chastotasi 100 kHz dan kam bo'lishi mumkin.

· OU kuch koeffitsienti katta bo'lishi mumkin.

· OU ning hayotiy bosimiga hayot simining hayotiy bosimi ta'sir qilishi mumkin, bu shunday. Boshqacha qilib aytganda, jonli kuchlanishning keng diapazoniga ega bo'lgan op-ampni tanlash muhimdir.

· Boy kaskadli yuqori o'tkazuvchan filtr uchun op-ampni tanlashda, ehtimol pastroq kuchlanishli op-ampni tanlash yaxshidir.

Zgídno z dovídnik viberemo OU turi 140UD6A, 301.8-2 tipidagi uy-joy konstruktiv dizayni. Ushbu turdagi op amp - ichki chastotani to'g'rilash va qisqa shovqin miltillashi bilan nazoratdan tashqari chiqish bilan global tan olishning op-ampi va quyidagi parametrlarga ega bo'lishi mumkin:

hayot bosimi,

hayot bosimi,

Strum tinch, mA

Siqilish kuchlanishi, mV

Kuchlanish uchun op-ampning kuch koeffitsienti

Yagona kuchaytirish chastotasi, MHz1

5.4 Singan filtrni sozlash va sozlash usuli

Nalashtuvannya tsgogo filtri ajoyib katlamaga aylanmaydi. Chastota reaktsiyasining parametrlari qo'shimcha rezistorlar uchun, ham birinchi, ham boshqa kaskadlar uchun mustaqil ravishda u yoki boshqasi uchun "sozlanadi" va bitta filtr parametrini sozlash boshqa parametrlarning qiymatlariga ta'sir qilmaydi.

Nalashtuvannya quyidagi tartibda amalga oshiriladi:

1. Daromad koeffitsienti birinchi bosqichning R2 va boshqa bosqichning R5 rezistorlari tomonidan o'rnatiladi.

2. Birinchi bosqich qutbining chastotasi R1 rezistori, boshqa bosqichning qutbining chastotasi R4 qarshiligi bilan o'rnatiladi.

3. Boshqa kaskadning sifat omili R8 qarshiligi bilan tartibga solinadi va birinchi kaskadning sifat omili tartibga solinmaydi (elementlarning qiymatlariga qarab).

Podbag tsíêí muddatli ishê otrimannya o'rnatilgan filtri sxemasining razrahunok deb. Texnik sharoitda induktsiya qilingan parametrlarga ega Butterworth polinomi bo'yicha chastota xarakteristikalarining yaqinlashuvi bilan HPF uchinchi tartibli bo'lishi mumkin va ikki bosqichli - birinchi tartibdagi zadnah HPF (subsiluvach asosida, lekin teskari emas) va boshqa tartib ( to'liq qo'llab-quvvatlovchi konvertorlar asosida). Uchta operatsion subsiluvaklarni, yuqori rezistorlarni va uchta quvvatni almashtirish sxemasi. Ushbu sxemada har biri 15 ta teridan iborat ikkita hayot jereli mavjud.

Bosh filtrining teri kaskadining sxemasini tanlash texnik dizaynga qarab (elementlarning talab qilinadigan nominal qiymatlariga ozgina sezgirligiga ishonch hosil qiling) teri turining afzalliklari va kamchiliklarini yaxshilash bilan amalga oshirildi. bosh filtrning kaskadlari rolida bo'lgani kabi, filtrlarning sxemalari.

Sxema elementlarining reytinglari E24 standart nominal seriyasiga imkon qadar yaqin bo'lishi uchun, shuningdek, teri filtri kaskadining kattaroq kirishini olish uchun tanlangan va shunday darajada himoyalangan.

ElectronicsWorkbench5.0 paketining yordami uchun filtr sxemasini modellashtirgandan so'ng (5.1-rasm), chastotali xarakteristikalar olib tashlandi (5.2-rasm), ular texnik spetsifikatsiyada (2.2-rasm) kiritilgan zarur parametrlarni o'z ichiga olishi mumkin.

Sxemani tarjima qilishdan oldin, filtrning barcha parametrlarini sozlashning soddaligini, okremoning teri kaskadini mustaqil ravishda sozlashni, elementlarning nominal qiymatlaridagi farqga nisbatan kichik sezgirlikni ko'rish mumkin.

Uchta operatsion subsiluvacs filtri sxemasida kamchiliklar va sezilarli darajada o'zgaruvchanlik, shuningdek, aftidan past kirish opiri (taxminan 50 kOm) mavjud.

G'olib adabiyotlar ro'yxati

1. Zelenin A.M., Kostromitskiy A.I., Bondar D.V. – Jarrohlik subsidiyalarida faol filtrlar. - H .: Teletekh, 2001. ko'rish. do'stim, siz haqsiz. bu dod. - 150 b.: il.

2. Rezistorlar, kondansatörler, transformatorlar, choklar, kommutatsiya qo'shimchalari REA: Ref./N.N. Akimov, E.P. Vashchukov, V.A. Proxorenko, Yu.P. Xodorenok. - Minsk: Belarusiya, 2004. - 591 b.: il.

Analog integral mikrosxemalar: Ref./A.L. Bulichev, V.I. Galkin, 382 b.: V.A. Proxorenko. - 2-ko'rinish., Rev. bu dod. - Minsk: Belarus, 1993. - Iblis.

2ning 1 tomoni

Ta'kidlash joizki, filtrning tartibi G. Lemning "Analog va raqamli filtrlar" ch.8.1 stor.215 kitobida loyqalikda o'chirish uchun jadval uchun zarur bo'lgan aqldan tashqarida.

Men kerakli gazlash uchun 4-darajali filtr etarli ekanligini angladim. Grafik tushish uchun chizilgan, agar w z \u003d 1 rad / s bo'lsa va chastota aniq bo'lsa, uni o'chirish kerak - 2 rad / s (4 va 8 kHz ga qarab). Butterworth filtrini o'tkazish uchun issiq jadval:

Filtrning sxema amalga oshirilishini ko'rishimiz mumkin:

Buklanadigan salbiy burilish signali bilan faol to'rtinchi tartibli past o'tkazuvchan filtr:

Bazhan sxemasi Bazhan amplituda-chastota xarakteristikasi uchun kichik bo'lganligi sababli, undan oldin kiradigan elementlar kam bo'lmagan yuqori aniqlik bilan tanlanishi mumkin, bu ushbu sxemaning ortiqcha qismidir.

Ijobiy burilish signali bilan faol to'rtinchi tartibli past o'tkazuvchan filtr:

Ushbu sxema kuch koeffitsientiga ega jarrohlik feldsheri ona qat'iy bir xil qiymat uchun aybdor va sxemaning uzatish koeffitsienti 3 dan oshmaydi. diagramma berilgan ko'rishingiz mumkin.

ohmik salbiy burilish signali bilan faol to'rtinchi tartibli past chastotali filtr

Chotirioh operativlari bo'yicha takliflarning Daniya filtri, scho zbíshuê bu rozrahunka daní̈ sxemasining katlanuvchanligi, biz ham buni ko'ramiz.

Sxemalarni ko'rib chiqqach, biz katlamali salbiy qaytish havolasi bilan filtrni tanlaymiz.

Rozrahunok filtri

Belgilangan uzatish funktsiyasi

To'rtinchi tartibli Butterworth filtri uchun koeffitsientlarning jadval qiymatlarini yozamiz:

a 1 = 1,8478 b 1 = 1

a 2 = 0,7654 b 2 = 1

(div. W. Titze, K. Schenk "Napivprovidnikova sxemasi" yorlig'i. 13.6 195-bet)

To'rtinchi tartibli past o'tkazuvchan filtrning uzatish funktsiyasining asosiy ifodasi:

(div. W. Titze, K. Shenk "Napivprovidnikova sxemasi" jadvali. 13,2 tomoni. 190 va shakl. 13,4 tomoni. 186).

Fors Lankaning transfer funktsiyasi quyidagicha ko'rinishi mumkin:

Boshqa chiziqning uzatish funktsiyasi quyidagicha ko'rinishi mumkin:

de w z - filtrning dumaloq chastotasi, w z \u003d 2pf c.

Razrahunok nominal_v qismlari

Viraz koeffitsientlarini (2) va (3) viraz koeffitsientlari (1) bilan tenglashtirib, biz quyidagilarni olamiz:

Kaskadlar, í̈x qo'shimchalar uchun doimiy signalni uzatish koeffitsientlari A 0 buyurtma uchun 10 dan ortiq bo'lishi mumkin. Hidi salbiy, bu kaskadlarning parchalari teskari, proteobuttok ijobiy uzatish koeffitsientini beradi.

O'chirish sxemasi uchun kondansatkichlarning quvvatlarini belgilash yaxshiroqdir, R 2 qiymati aniq bo'lishi uchun aqlni engib o'tish mumkin.

va aftidan

Z tsix onglari tanlangan Z 1 \u003d Z 3 \u003d 1 nF, Z 2 \u003d 10 nF, Z 4 \u003d 33 nF.

Birinchi kaskad uchun tayanchlarning Razrahovuemo qiymati:

Boshqa kaskad uchun qo'llab-quvvatlash qiymatlari:

OU ni tanlang

Op kuchaytirgichni tanlashda siz filtrning chastota diapazonini o'zgartirishingiz kerak: op-ampning bitta kuchayishi chastotasi (boshqasining bir xil kuch koeffitsienti bo'yicha) zryzu qo'shimcha chastotasi uchun kattaroq bo'lishi mumkin. va filtrning mustahkamlik koeffitsienti K y.

Maksimal quvvat koeffitsienti 3,33 va chastotasi 4 kHz bo'lganligi sababli, sizning fikringiz barcha kerakli op-amplar bilan qoniqishi mumkin.

OTning ikkinchi muhim parametri - kirish opiridir. Bu kontaktlarning zanglashiga olib keladigan maksimal qarshilik qiymatidan o'n barobar kattaroq bo'lishi mumkin.

O'chirishning maksimal opiri 99,6 kOm, shuningdek op-ampning kirish opiri 996 kOm dan kam bo'lmasligi mumkin.

Bundan tashqari, OS investitsiya loyihasi binosini himoya qilish kerak. Hozirgi OU uchun minimal opir kimga 2 bo'lishi kerak. Vrahovyuchi, scho opir R1 í R4 rívny vídpovídno 33,2 í 3,09 kOhm, operativ pídsiluvachning vihídny strum maksimal ruxsat etilganidan kamroq bo'ladi.

Ko'rinib turibdiki, joriy etishdan oldin K140UD601 OU-ni yaqinlashib kelayotgan pasport ma'lumotlari (xususiyatlari) bilan to'plash mumkin edi:

Qadar min = 50000

R in = 1 MŌ