Большая База Данных Рефератов - Расчет фильтра нижних частот

Расчет фильтра нижних частот

p align="left">Таблица 7

f, кГц					, дБ	,неп
115,00	1,0176	3,44881	-0,5637	2,88511	28,14	2,89
115,313	1,0203	6,00297	-0,5972	5,40577	47,07	5,41
116,419	1,0301	5,74792	-0,674	5,07392	44,11	5,07
119,137	1,0542	5,72073	-0,6806	5,04013	43,85	5,04
125,179	1,1076	5,76006	-0,3235	5,43656	47,33	5,44
139,356	1,2331	8,64156	7,45	16,0916	139,98	16,09
176,369	1,5606	5,74821	-0,467	5,28121	45,94	5,28
310,442	2,75	11,99881	-0,602	11,3968	99,15	11,39

Рассчитываем фазовый сдвиг, вносимый одним звеном ФНЧ.

где - фазовый сдвиг, вносимый каждым звеном;

= 1,2,3,4 - № звена

Общий фазовый сдвиг представляет собой сумму фазовых сдвигов звеньев. Расчеты фазового сдвига каждого звена и всего фильтра приведены в таблицах 8 и 9. Как видно из таблицы 9 фазовый сдвиг вырастает при приближении к частоте среза. Для ФНЧ эта частотой является наивысшей частотой полосы пропускания.

Для получения полной характеристики затухания ФНЧ рассчитываем для каждого звена в отдельности затухание в полосе пропускания с учетом потерь по следующей формуле:

Таблица 8

I звено
f, кГц			f, кГц
50	0,4424	0,4595	80	0,7079	0,9334
55	0,4867	0,5189	85	0,7521	1,0629
60	0,5309	0,5835	90	0,7964	1,2264
65	0,5751	0,6548	95	0,8406	1,4453
70	0,6194	0,7348	100	0,8848	1,7688
75	0,6636	0,8262

Расчет собственного затухания в полосе пропускания, вносимого I звеном, отражен в таблице 10. Окончательные результаты аналогичных расчетов затухания полосы пропускания для остальных звеньев сведены в таблице 11. В этой же таблице приведено суммарное собственное затухание фильтра в полосе пропускания

Таблица 9

f, кГц	II звено	III звено	IV звено

50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100

Таблица 10

I звено Q=60
f, кГц					, неп	, дБ
50	0,4424	0,21114	1,21114	0,37939	0,002797	0,02433
55	0,4867	0,26926	1,6926	0,30657	0,002487	0,02164
60	0,5309	0,34047	1,3047	0,44723	0,003957	0,03443
65	0,5751	0,42876	1,42876	0,45829	0,004393	0,03822
70	0,6194	0,53993	1,53993	0,47716	0,004926	0,04286
75	0,6636	0,68261	1,68261	0,49102	0,005431	0,04725
80	0,7079	0,87124	1,87124	0,49881	0,005885	0,05120
85	0,7521	1,12976	2,12976	0,49907	0,006256	0,05443
90	0,7964	1,50406	2,50406	0,48976	0,006501	0,05657
95	0,8406	2,08889	3,08889	0,46790	0,006555	0,05703
100	0,8848	3,12865	4,12865	0,42842	0,063178	0,05496

За счет потерь энергии в катушках индуктивности и конденсаторах собственное затухание фильтра не равно нулю, а имеет некоторое конечное значение, возрастающее по мере приближения к предельной частоте.

На основании ранее полученных данных о затухании фильтра составляем таблицу для расчета выходного напряжения в полосе пропускания и полосе задерживания фильтра нижних частот, помня, что

и (таблица 12).

Рисунок 13 - Фазовая характеристика ФНЧ с полосой пропускания 50-100 кГц

Таблица 12


f, кГц	, дБ	, В	f, кГц	, дБ	, В
50	0,057409	4,967	100	0,217759	4,876
55	0,062213	4,964	115,00	28,14	0,196
60	0,083417	4,952	115,313	47,07	0,0222
65	0,096649	4,945	116,419	44,11	0,03115
70	0,111872	4,936	119,137	43,85	0,0321
75	0,128068	4,927	125,179	47,33	0,0215
80	0,145215	4,917	139,356	139,98	0
85	0,163141	4,907	176,369	45,94	0,0252
90	0,181667	4,896	310,442	99,15	0,000055
95	0,200216	4,886

Таблица 11

f, кГц	I звено	II звено	III звено	IV звено	, неп	, дБ
	, неп	, дБ	, неп	, дБ	, неп	, дБ	, неп	, дБ
50	0,002797	0,02433	0,001964	0,01709	0,001124	0,009775	0,000714	0,006214	0,006599	0,057409
55	0,002487	0,02164	0,00239	0,020792	0,001387	0,012067	0,000887	0,007714	0,007151	0,062213
60	0,003957	0,03443	0,002859	0,024873	0,001687	0,014681	0,001084	0,009433	0,009587	0,083417
65	0,004393	0,03822	0,003372	0,029336	0,002031	0,017672	0,001313	0,011421	0,011109	0,096649
70	0,004926	0,04286	0,003928	0,034175	0,002426	0,021102	0,001579	0,013735	0,012859	0,111872
75	0,005431	0,04725	0,004522	0,039338	0,002878	0,025037	0,00189	0,016443	0,014721	0,128068
80	0,005885	0,05120	0,005148	0,044789	0,003399	0,029574	0,002259	0,019652	0,016691	0,145215
85	0,006256	0,05443	0,005789	0,050363	0,004004	0,034836	0,002703	0,023512	0,018752	0,163141
90	0,006501	0,05657	0,006419	0,055829	0,004713	0,041	0,003249	0,028268	0,020882	0,181667
95	0,006555	0,05703	0,006973	0,060658	0,005543	0,048221	0,003943	0,034307	0,023014	0,200216
100	0,063178	0,05496	0,007332	0,063794	0,00651	0,05664	0,00487	0,042365	0,08189	0,217759

Рисунок - 14 Амплитудно-частотная характеристика ФНЧ с полосой пропускания 50-100 кГц

Окончательной проверкой правильности расчета фильтра является близкое совпадение расчетной характеристики с экспериментальной (рисунок 15).

1-теоретическая характеристика; 2- расчетная характеристика

Рисунок - 15 Амплитудно-частотная характеристика ФНЧ с полосой пропускания 50-100 кГц

В заключении расчета приведем общую схему фильтра нижних частот, сопротивление нагрузки ставим в конце схемы.

; ; ; ;

; ; ; ; ; ; ; ; ;

Рисунок -16 Общая схема ФНЧ с рассчитанными значениями емкостей и индуктивностей

Так как в расчете использованы катушки индуктивности с альсиферовыми тороидальными сердечниками, то рекомендуется расположение всех катушек на общей оси и воспользоваться изолирующими прокладками между ними. Монтаж конденсатора может быть осуществлен подобно монтажу сопротивлений, на общей плате. Кожух фильтра выполняется из алюминия, дюраля либо пермаллоя, или другого материала, играющего роль электрического экрана (рисунок 17). Выводы осуществляются через разъемы, которые могут быть и герметичными. Если требуется герметичность всего фильтра, можно рекомендовать заливку компаундами, например эпоксидной смолой. При этом катушки индуктивности должны пройти предварительную пропитку церезином.

При монтаже всех деталей требуется тщательная и надежная пайка, потому что в большинстве случаев неисправности фильтре связаны с плохой пайкой контактов.

Рисунок 17 - Наружный вид фильтра нижних частот 120 80 60

Заключение

В результате выполнения курсового проекта был рассчитан фильтр нижних частот 2-го порядка по сопротивлению, с полосой пропускания 50 100кГц. Характеристики затуханий, построенные по рассчитанным частотам, отвечают требованиям к полосам задержания и пропускания. Проведенное моделирование показало, что характеристики рассчитанных фильтров близки к идеальным, что подтверждает точность расчёта и возможность использования этого фильтра на практике. Преобразование общей схемы фильтра, т.е. уменьшение общего количества необходимых емкостей и индуктивностей позволило удешевить и уменьшить вес конструкции фильтра.

Следует отметить, что рассчитанный мною фильтр может использоваться как все LC-фильтры: в силовых электрических цепях для гашения помех и для сглаживания пульсаций напряжения после выпрямителя; в каскадах радиоэлектронной аппаратуры, включенный на входе средневолнового радиоприёмника обеспечивая настройку на определённую радиостанцию; в звуковой аппаратуре в многополосных эквалайзерах для корректировки АЧХ; для разделения сигналов низких, средних и высоких звуковых частот в многополосных акустических системах; в схемах частотной коррекции магнитофонов и др.

Список использованной литературы

1. Богданов Н.Г. Расчёт электрических фильтров. - Пособие по курсовому и дипломному проектированию - М.: ВИПС, 2000 г.,352 с.

2. Зааль Р., Справочник по расчетам фильтров - М.: Радио и связь, 1983 г., 753 с.

3. Куцко Т. Ю. Расчет полосовых фильтров - М.: Энергия 1985 г., 193 с.

4. Босый К. Д. Электрические фильтры - М.: Гостехиздат 1960 г., 350 с.

Страницы: 1, 2, 3

Меню

Расчет фильтра нижних частот