Курсовая

Курсовая на тему Фильтры верхних частот

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2014-11-25

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 11.11.2024


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТАГАНРОГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра Систем Автоматического Управления
                 

 

 

 

Пояснительная записка
к курсовой работе
по электронике
на тему:
«Фильтры верхних частот»
Выполнил:
Студент группы А-144
Безродный С.В.
Проверил:
Христич В.В.
Таганрог 2006

Содержание
  1.Техническое задание  
2.Получение матрицы  
3.Структурная схема  
4. Принципиальная схема 
5.Расчёт элементов  
Расчет звена №1  
Расчет звена №2  
Расчет звена №3  
Расчет звена №4  
    Расчет звена №5 
6.Анализ схемы  
7.Определение основных характеристик фильтра   
8. Метод Монте Карло  
9. Выбор типов элементов.  
10.Вывод по проделанной работе  
11.Список используемой литературы.  

1. Техническое задание
По заданной таблице, в которой приведены значения элементов матриц симметричных фильтров синтезировать  принципиальную схему фильтра верхних частот 5-го порядка, провести  анализ полученной схемы, по результатам которого определить параметры фильтра.
                                          Вариант С0515а-22.
Таблица 1.

0,8669600

-0,8694698

1,3527675

0,7559777

1,1890630

0,8618522

0,7973618

-0,0106126

0,2867016

-0,7787701
, дБ
0,0988

0,0079491
, кГц
2,2

0,5978956
, дБ
75,59

-0,3805086

3,25776

0,25

0,09746

1,227…1,191

0,00049

 


2. Получение матрицы

Значения элементов , расположенных ниже главной диагонали, равны по модулю значениям элементов , т.е. :

Для приведения значений элементов к нормированному виду необходимо все элементы каждой i-й строки разделить на : :

У фильтров наблюдаются динамические перегрузки,  когда максимальное напряжение во внутренних узлах схемы превышает максимальное выходное напряжение, что характеризует коэффициент динамической перегрузки.  (коэффициент динамической перегрузки на выходе ОУ1  может превышать единицу). Чтобы обеспечить , необходимо разделить полученные ранее значения  и  на :

3.Структурная схема

На основе полученной матрицы строим структурную схему:

 

5. Расчёт элементов.

Принципиальную схему ФВЧ синтезируют на основе звеньев :
1)  Многовходовое инвертирующее звено ФВЧ:

Рис. 1.
Функция передачи имеет вид:
Это звено может использоваться только в качестве 1-го или n-го звена при условии, что все матричные элементы соответственно 1-й или n-й строки положительны.
2) Многовходовое универсальное  звено ФВЧ:

Рис. 2.
Функция передачи имеет вид :   ;    .
Зададим значение емкости  всех звеньев одинаковым и равным .
.
Из выражения постоянной времени  , где .
Так как  для всех звеньев одинаково и , то  .
Сопротивление  для всех звеньев одинаково.
       Положив , определим сопротивления резисторов входного сумматора из соотношений:
,
где (  или ) — коэффициент, который задается равным единице при не слишком малом значении  (  или ) и гораздо меньше единицы в противном случае.
Если сопротивление резистора  или  получается слишклм большим, то он заменяется резистивным делителем, состоящим из трех резисторов (см. рис.3.). Чтобы определить сопротивления делителя, необходимо задаться значениями  и , а эквивалентное сопротивление  и сопротивление резистора  рассчитать из соотношений:
 ,
где  - это модуль  или . Эквивалентная проводимость  используется в формулах для  и  при расчете сопротивления .

Рис.3. Резистивный делитель.

Расчет звена №1


:


:


,



.

Расчет звена №2


:
,
;
:
;
, ,
,
,
,
.

Расчет звена №3


:



.

Расчет звена №4


:


:

,



.

Расчет звена №5

:
;
:
;
;
, ;
;
;
;
.
Так как полученная проводимость ,  то резистор  переключаем с инвертирующего на неинвертирующий вход ОУ2.

 

6. Анализ схемы

Используя пакет прикладных программ MicroCap-8, проанализируем данную схему.

Рис. 4. Амплитудно-частотная характеристика с входа на выход.

Рис. 5. АЧХ фильтра в полосе пропускания.

Рис. 6. АЧХ фильтра в полосе режекции.

Рис. 7. АЧХ фильтра в дБ.

Рис. 8. АЧХ с выходов 1,2,3,4 звеньев соответственно.
Как видно из рисунков, динамических перегрузок в фильтре не возникает.

7. Определение основных характеристик фильтра.

Нижняя граничная частота полосы пропускания:

Нижняя граничная частота полосы режекции:                                                         

Максимальный коэффициент передачи:

Коэффициент передачи полосы пропускания:

Коэффициент передачи полосы режекции:

Неравномерность АЧХ в полосе пропускания:
                        
Затухание в полосе режекции:

Коэффициент прямоугольности:
   
Сравним полученные характеристики с табличными:
Таблица 2.
Параметры




Теоретические
2,200
0,0988
75,59
3,25776
Фактические
2,217
0,0973
72,24
3,13254
Погрешность, %
0,77
1,52
4,43
4,91
                                    

8. Метод Монте-Карло

Графики АЧХ, полученные в процессе 200 испытаний методом Монте-Карло в диапазоне частот 0,1…100 кГц при равновероятностном отклонении параметров схемных элементов на 2%.

Рис. 9. АЧХ фильтра при испытании методом Монте-Карло.

Рис. 10. АЧХ фильтра при испытании методом Монте-Карло в полосе пропускания.
Из рисунка 7 видно, что:
                                           .
Гистограмма распределения.

MC-8 GUAP Edition
Monte Carlo AC анализ of C0515-22
200 Runs
Summary
Низкий=0.972
Средний=1.001
Высокий=1.035
Стандартное отклонение=0.013
Статистика индивидуального выполнения.
 Таблица 3.
1
1.013
101
0.988
2
1.008
102
1.006
3
1.007
103
0.979
4
1.005
104
0.985
5
1.017
105
1.022
6
1.026
106
1.000
7
0.994
107
0.999
8
1.002
108
1.026
9
0.991
109
1.007
10
1.006
110
1.008
11
1.005
111
1.012
12
0.987
112
0.996
13
1.008
113
1.005
14
1.018
114
1.015
15
0.998
115
0.985
16
1.020
116
1.035
17
1.004
117
0.995
18
0.997
118
1.013
19
0.993
119
1.000
20
1.016
120
1.009
21
1.020
121
1.006
22
0.997
122
0.999
23
0.996
123
1.024
24
0.991
124
0.990
25
1.000
125
1.015
26
1.006
126
1.021
27
1.002
127
1.021
28
1.000
128
1.000
29
1.033
129
0.995
30
0.974
130
1.018
31
1.013
131
1.000
32
1.004
132
0.996
33
1.000
133
1.005
34
1.006
134
0.983
35
0.995
135
1.007
36
0.991
136
1.004
37
1.006
137
0.999
38
1.032
138
1.011
39
1.007
139
1.015
40
0.982
140
1.017
41
0.984
141
1.001
42
0.980
142
0.988
43
1.010
143
0.988
44
0.998
144
0.993
45
1.015
145
1.015
46
0.990
146
0.997
47
0.999
147
1.001
48
1.007
148
1.018
49
1.021
149
0.996
50
1.003
150
0.996
51
1.000
151
0.981
52
0.997
152
1.010
53
0.985
153
1.022
54
0.992
154
0.983
55
0.998
155
1.007
56
0.987
156
0.995
57
1.010
157
0.985
58
0.972
158
1.001
59
1.000
159
0.993
60
0.997
160
1.000
61
0.998
161
1.006
62
1.008
162
1.006
63
1.003
163
0.981
64
0.993
164
1.004
65
1.002
165
1.013
66
1.028
166
0.997
67
1.012
167
1.010
68
1.009
168
1.010
69
0.997
169
0.996
70
0.988
170
0.986
71
0.993
171
0.995
72
1.029
172
1.001
73
1.002
173
1.010
74
1.026
174
0.991
75
1.018
175
0.981
76
1.002
176
0.990
77
0.981
177
1.008
78
0.980
178
1.001
79
1.012
179
0.975
80
1.026
180
0.989
81
1.003
181
0.999
82
0.984
182
1.005
83
1.010
183
0.974
84
0.989
184
1.005
85
0.994
185
0.993
86
0.998
186
0.991
87
0.976
187
1.012
88
1.032
188
0.975
89
0.997
189
1.000
90
1.006
190
0.988
91
0.983
191
1.006
92
1.020
192
1.016
93
1.001
193
0.986
94
1.006
194
0.984
95
0.990
195
1.001
96
1.010
196
1.010
97
1.011
197
0.998
98
1.003
198
1.003
99
1.008
199
1.004
100
1.006
200
0.993

9. Выбор типов элементов.

Номиналы резисторов используемых в электрической схеме корректирующего устройства приведены в таблице 4.
В этой таблице приведены следующие параметры:
Расчёт – значения, полученные в результате расчёта;
ГОСТ – значения, резисторов выбранных в соответствии с рядом Е192;
Погрешность – погрешность отклонения от ряда;
ТКС(ТКЕ) – погрешность  по температурной нестабильности сопротивления (ёмкости) в интервале от –60 0С до +25 0С;
Допуск – технологическая  погрешность элементов;
     Суммарная погрешность – общая погрешность элементов.
Таблица 4.
Наименование
(Резистор)
Расчёт,
кОм
ГОСТ, кОм
Погрешность,
%
ТКС, %
Допуск, %
Суммарная погрешность,
%
R
168,943
169
0,03374
0,075
0,5
0,63599
R10
11,876
11,8
0,63995
0,045
0,5
1,24130
R11
13,658
13,7
0,30751
0,045
0,5
0,90886
R12
11,981
12
0,15858
0,045
0,5
0,75993
R214
12,938
12,9
0,29371
0,045
0,5
0,89506
R01
27,401
27,4
0,00365
0,045
0,5
0,60500
R21
18,694
18,7
0,03210
0,045
0,5
0,63345
R23
20,688
20,5
0,90874
0,045
0,5
1,51009
R225
5,474
5,49
0,29229
0,045
0,5
0,89364
R02
5,200
5,23
0,57692
0,045
0,5
1,17827
R32
9,092
9,09
0,02200
0,045
0,5
0,62335
R34
14,843
14,9
0,38402
0,045
0,5
0,98537
R03
179,225
180
0,43242
0,075
0,5
1,03377
R43
15,883
15,8
0,52257
0,045
0,5
1,12392
R45
24,958
24,9
0,23239
0,045
0,5
0,83374
R241
36,492
36,1
1,07421
0,045
0,5
1,67556
R04
5,151
5,17
0,36886
0,045
0,5
0,97021
R54
8,974
8,98
0,06686
0,045
0,5
0,66821
R55
13,658
13,7
0,30751
0,045
0,5
0,90886
R252
43,562
43,7
0,31679
0,045
0,5
0,91814
R05
12,991
12,9
0,70048
0,045
0,5
1,30183
Rc
10
10
0
0,045
0,5
0,60135
R1v,R3v
100
100
0
0,075
0,5
0,60225

Рис. 11. Резистор типа С2-14.
Наименование
(Конденсатор)
Расчёт,
нФ
ГОСТ,
нФ
Погрешность,
%
ТКЕ,
%
Допуск, %
Суммарная погрешность,
%
С
0,51
0,51
0
0,15
0,5
0,50450

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Вывод по проделанной работе.

В курсовом проекте была рассмотрена процедура синтеза и произведен расчет фильтра верхних частот пятого порядка в соответствии с заданным вариантом. С помощью пакета программ MicroCap-8 произвели моделирование  схемы и исследовали амплитудно-частотные характеристики фильтра верхних частот. Исследовали схему методом Монте Карло, сравнили данные с полученными результатами. Выявили погрешность найденных номиналов конденсаторов и резисторов в соответствии с ГОСТ.

11. Список используемой литературы.

1.                 Справочник по расчету низкочувствительных активных фильтров. Христич В.В. Ростов-на-Дону: Изд-во СКНШ ВШ, 2005.
2.                 Резисторы: (справочник)/В.В. Дубровский, Д.М. Иванов, Н.Я. Пратусевич и др.; под ред. И.И. Чертверткова.-М.: Радио и связь, 1991.
3.                 Электрические конденсаторы и конденсаторные установки: (справочник)/В.П. Берзан, Б.Ю. Геликман, М.Н. Гураевский и др.; Под ред.Г.С. Кучинского.-М.: Энергоатомиздат, 1987.
4.                 Справочник по расчету фильтров. Р. Зааль. -М.: Радио и связь, 1983.
5.                 Справочник по расчету фильтров. Г. Ханзел. -М.: Советское радио, 1974.

1. Реферат на тему Edgar Allen Poe And A Look At
2. Реферат Міжнародна економіка
3. Реферат на тему Stokely Carmichael Essay Research Paper Nicholas SheldonNovember
4. Реферат Психофизиология речи
5. Реферат Метилцеллюлоза и карбоксиметилцеллюлоза свойства растворов и пленок
6. Реферат на тему Полномочия президента республики Беларусь в бюджетном процессе
7. Биография Волконский, Дмитрий Михайлович
8. Реферат на тему Литосфера и рельеф Земли
9. Диплом Финансово-правовое регулирование внешнеэкономической деятельности
10. Реферат Способы модификации поведения и типология речевых актов