Звено второго порядка верхних частот
Передаточная функция звена верхних частот второго порядка имеет вид
.
На рис. 4 приведена схема ФВЧ Салена - Ки. Все основные свойства звена, определяемые знаменателем передаточной функции, аналогичны характеристикам соответствующего звена ФНЧ (см. рис. 3). Обратим внимание на одно общее для них свойство, получающееся при 
. Процессы в обеих схемах становятся безусловно устойчивыми а добротность звена ФНЧ будет максимальна при 
, т. е. 
. У звена ФВЧ добротность максимальна при 
, т.е. 
. Усилитель с 
может быть реализован с помощью повторителя напряжения (эмиттерного, истокового или на ОУ).
Очевидна целесообразность применения таких звеньев на повышенных частотах.
Рис. 4. Схема реализации звена второго порядка верхних частот
Звено полосового фильтра второго порядка
Передаточная функция полосового фильтра имеет вид
.
Безусловно устойчивая схема полосового фильтра, имеющая минимум элементов, показана на рис. 5. Ниже приведены передаточная функция, полученная при условии 
, и выражения для определения основных параметров схемы в зависимости от параметров ее элементов.
Рис. 5. Схема реализации звена полосового фильтра второго порядка
Звено режекторного (заграждающего) фильтра второго порядка
Передаточная функция режекторного звена имеет вид
Особенность реализации этого звена состоит в том, чтобы получить чисто мнимые корни числителя передаточной функции. В общем случае числитель второго прядка имеет вид 
. В пассивных схемах коэффициент 
обычно получается ненулевым. Поэтому, подсоединяя усилители к пассивной подсхеме, стремятся уменьшить.
|
|
|
Добротность нуля характеризуют так же, как и добротность полюса:
. (5)
При использовании схем ОУ, имеющих коэффициент усиления 
, достижимая добротность 
.
Схема режекторного звена на одном ОУ приведена на рис. 6. Очевидно, что его можно применять только при малых добротностях, а настройка нулевого коэффициента передачи достаточно сложна из-за большой связи между параметрами схемы.
Рис. 6. Схема реализации звена режекторного фильтра второго порядка
3. Объекты исследования, оборудование, инструмент.
Программное обеспечение: Electronics Workbench V5.12.
4. Подготовка к работе.
4.1. Изучить теоретические сведения (п. 2).
4.2. Включить ПК, открыть Electronics Workbench V5.12.
5. Программа работы.
1. В окне программы Electronics Workbench V5.12 составить схему (рис.1). Установить 
=100Ом, R = R1 = 1кОм, С = 0,1мкФ, 
= 1∙106.
2. Подсоединить к входу схемы выход многофункционального генератора, установить частоту генератора 10 Гц, амплитуду – 1 mV.
|
|
|
3. Подсоединить к схеме построитель АЧХ.
4. Включить схему (нажать на переключатель в правом верхнем углу окна программы).
5. Примерно через 5 - 10 секунд отключить схему.
6. Построить АЧХ схемы: нажать в верхней части рабочего окна кнопку Display Graphs, в открывшемся окне Display Graphs нажать Bode, настроить параметры графического изображения используя переключатели в верхней части окна Analysis Graphs. Определить граничную частоту Fгр (частоту излома АЧХ по уровню минус 3Дб от максимального значения) фильтра. Определить скорость спада АЧХ (сколько децибел на декаду).
7. Установить частоту генератора равную Fгр.
8. Подсоединить к выходу схемы осциллограф и измерить амплитуду сигнала на выходе схемы.
9. Проверить формулу (1), подставив вместо s = 2π Fгр, обратив внимание на то, что W(s) – это отношение амплитуд выходного сигнала к входному. Это отношение должно быть равно W(s) (см. формулу 1) для частоты Fгр.
10. В окне программы Electronics Workbench V5.12 составить схему (рис.2). Выбрать R1=100Ом, R = 1кОм, R2 = 1кОм, С = 0,1мкФ, = 1∙106.
11. Повторить п.2 – п.8
12. Проверить формулу (2), подставив вместо s = 2π Fгр обратив внимание на то, что W(s) – это отношение амплитуд выходного сигнала к входному. Это отношение должно быть равно W(s) (см. формулу 2) для частоты Fгр.
|
|
|
13. В окне программы Electronics Workbench V5.12 составить схему (Рис. 3.). При этом, установить R=R1=R2=1кОм, Rос = 2кОм, С1=С2=0,1мкФ.
14. Повторить п.2 – п.8
15. Проверить по графику АЧХ что отношение амплитуд выходного сигнала к входному на частоте Fгр соответствует АЧХ.
16. В окне программы Electronics Workbench V5.12 составить схему (Рис. 4.). При этом, установить R=R1=R2=1кОм, Rос = 2кОм, С1=С2=0,1мкФ.
17. Повторить п.2 – п.8
18. Проверить по графику АЧХ что отношение амплитуд выходного сигнала к входному на частоте Fгр соответствует АЧХ.
19. В окне программы Electronics Workbench V5.12 составить схему (рис. 5.). При этом, установить R1=R2=1кОм, С1=С2=0,1мкФ.
20. Повторить п.2 – п.5
21. Построить АЧХ схемы. Определить полосу пропускания фильтра по уровню минус 3Дб (от максимального значения)
22. В окне программы Electronics Workbench V5.12 составить схему (рис. 6.). При этом, установить R1=R2= R4=1кОм, R3=500Ом, С1=С2=0,1мкФ.
23. Повторить п.2 – п.5
24. Определить полосу задержания фильтра по уровню минус 3Дб (от максимального значения).
6. Анализ полученных результатов.
Сравнить полученные амплитудно-частотные характеристики фильтров 1-го и 2-го порядков. Сделать выводы.
Содержание отчета
|
|
|
1. Тема и цель лабораторной работы.
2. Краткое изложение теоретической части.
3. Исследованные в работе схемы.
4. АЧХ каждой из схем с указанием полосы пропускания (по уровню -3 Дб).
5. Формулы для определения АЧХ.
Контрольные вопросы.
1. Что представляет собой электрический фильтр?
2. Что представляет собой полосовой фильтр 2-го порядка?
3. Что представляет собой режекторный фильтр 2-го порядка?
4. Где применяются полосовые фильтры 2-го порядка?
5. Где применяются ВЧ и НЧ фильтры 2-го порядка?
6. Какие виды фильтров Вы еще знаете?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10
ИССЛЕДОВАНИЕ ЦАП И АЦП
1. Цель и задачи работы.
Изучение функционирования и принципиальных электрических схем цифро-аналоговых и аналогово-цифровых преобразователей, приобретение навыков по исследованию электрических схем с помощью электроизмерительных приборов.
2. Теоретические сведения.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 388; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!