Список используемых источников

1 Ушаков П.А. Цепи и сигналы электросвязи: учебник для студ. учреждений сред.проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 352 с. ISBN 978-5-7695-5669-2

2 Каганов В.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Компьютеризированный курс. Учебное пособие. – М.: ФОРУМ, 2011. – 432 с. ISBN5-8199-0151-7

 

 

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 6 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ

Цель работы: изучение фильтрующих свойств различных схем фильтров типа "к", ознакомление с методикой расчета основных характеристик фильтров.

Студент должен:

знать:

- классификацию электрических фильтров;

- параметры и характеристики линейных электрических фильтров;

- условия пропускания тока и принцип построения электрических фильтров;

- принцип действия;

- принципы цифровой фильтрации;

- методику расчета элементов фильтра;

уметь:

- строить АЧХ фильтров по результатам измерений;

- производить конструктивный расчет элементов фильтра по заданным параметрам;

- анализировать результаты измерений и расчетов;

Приборы и оборудование: ПО MathCad 14, виртуальные генератор функциональный, вольтметр, осциллограф, модель электрического фильтра.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Электрический фильтр –это устройство, предназначенное для пропускания сигналов только в определенной полосе частот; сигналы, частоты которых не попадают в эту полосу, подавляются.

Фильтры верхних частот (далее ФВЧ) и фильтры нижних частот (далее ФНЧ) применяются во многих электрических схемах и служат для разных целей. Одним из ярких примеров их применения – цветомузыкальные устройства.

АЧХ фильтра показывает как изменяется уровень амплитуду сигнала проходящего через этот фильтр в зависимости от частоты сигнала.Т.е., на одной частоте входящего на фильтр сигнала уровень амплитуды такой-же как и на выходе, а для другой частоты, фильтр, оказывая сопротивление сигналу, ослабляет амплитуду входящего сигнала.

Частота среза – это частота, на которой происходит спад амплитуды выходного сигнала до значения равного 0,707от входного.

Крутизна частотной характеристики фильтра – это показатель того, на сколько резко изменяется амплитуда входного сигнала на выходе при изменении его частоты. Чем быстрее происходит спад АЧХ тем лучше.

Частотные фильтры бывают нескольких типов:

– одноэлементные;
– Г- образные;

– Т – образные;

– П – образные;

– многозвенные.

ЗАДАНИЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ

Необходимо рассчитать параметры фильтров, зарисовать схемы фильтров с указанием номиналов элементов на схеме, построить частотные характеристики фильтров, обозначив частоты среза.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

ЗАДАЧА 1 Определить параметры ФНЧ (рисунок 1), если частота среза N кГц, характеристическое сопротивление 50 Ом.

Рисунок 1

 

Расчет фильтра состоит в определении параметров его элементов L и С при заданных полосе пропускания ω_гр и сопротивлении нагрузки r_н. Используя соотношения,

ЗАДАЧА 2 Определить параметры ФВЧ (рисунок 2), если частота среза N МГц, характеристическое сопротивление 50 Ом.

Рисунок 2

 

При расчете задаются значениями граничной частоты ω_гр и сопротивления нагрузки r_н.

Из этих соотношений находим

ЗАДАЧА 3 Определить параметры ПФ (рисунок 3), если резонансная частота N МГц, характеристическое сопротивление N кОм.

Рисунок 3 - Схемы Т-образных и П-образных звеньев полосового фильтра

 

Обычно оба контура имеют одинако­вую резонансную частоту

 

а потому отношение

является постоянной величиной.

Согласовать фильтр с активным сопротивлением нагрузки Rн можно только на частоте ω0.

 

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1 Название и цель работы.

2 Исходные данные

3 Расчетные соотношения.

4 Схемы фильтров

5 АЧХ фильтров.

6 Краткие выводы по результатам работы.

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1 В чем состоит назначение фильтров?

2 Перечислите основные типы фильтров.

3 С помощью каких характеристик описываются свойства фильтров?

4 Как связано затухание фильтра с коэффициентом передачи по мощности?

5 Приведите примеры применения фильтров.

6 Нарисуйте схему и характеристику затухания фильтра нижних частот.

7 Нарисуйте схему и характеристику затухания фильтра верхних частот.

8 Нарисуйте схему и характеристику затухания полосового фильтра.

9 Нарисуйте схему и характеристику затухания режекторного фильтра.

10 В чем состоит сущность параметрического синтеза фильтра с помощью методов нелинейного программирования?

11 Напишите функцию цепи для фильтра нижних частот.

12 Напишите функцию цепи для фильтра верхних частот.

13 Напишите функцию цепи для полосового фильтра.

14 Какие фильтры называются активными?

15 В чем состоит назначение цепей согласования?