Меню

Синтез и анализ электрического фильтра

Исходные данные

Тип фильтра

Amin (дБ)

∆A (дБ)

Rг, Rн (Ом)

f0 (кГц)

Кпр

НЧ

55

1,5

3,0

180

2,5

Тип фильтра – НЧ (низкочастотный)

Минимально-допустимое значение рабочего ослабления в ПЗ Amin - 55 дБ

Неравномерность затухания в полосе пропускания ∆A - 1,5 дБ

Сопротивление генератора и нагрузки Rг, Rн - 3,0 Ом

Частота полосы пропускания f0 – 180 кГц

Коэффициент пропускания (Кпр = ПЗ / ПП) Кпр – 2,5

Для создания электрического фильтра надо выбрать Аппроксимирующий полином:

Я для работы выбрал Аппроксимирующий полином — Баттерворта. Расчёты для фильтра 5-го порядка.

Фильтрами НЧ (ФНЧ) называют фильтры, пропускающие в нагрузку лишь низкие частоты: с ω1 = 0 до ω2. Полоса их затухания находится в интервале от ω2 до ∞.

Фильтры НЧ можно классифицировать в зависимости от их характеристик. Характеристика затухания фильтра Баттерворта приведена на рис.1. Фильтр Баттерворта характеризуется монотонным изменением затухания в полосе пропускания и задерживания. Затухание в полосе задерживания (ПЗ) изменяется приблизительно на 6 дБ за октаву для каждого элемента схемы. Например, пятиэлементный фильтр будет иметь затухание 30 дБ при двойной частоте среза и 60 дБ при учетверенной частоте среза. За нормированную частоту Ω = l для фильтра Баттеворта принимается частота, на которой затухание составляет 3 дБ.

Нормирование.

На практике обычно величины элементов фильтра нормируются для частоты среза 1 рад/с при сопротивлении нагрузки 1 Ом. Для преобразования нормированных величин в реальные их необходимо умножить на коэффициент преобразования. Например, нормированная индуктивность и емкость умножаются на постоянные КL и КC, которые можно вычислить с помощью следующих формул:

где R - сопротивление нагрузки; - частота среза; все величины выражены в генри, фарадах, омах и герцах.

Приведенные формулы можно преобразовать в одну дискретным выбором единиц. Если используется сопротивление, равное 1000 Ом, частота среза выражена в килогерцах, а постоянные KL и КC - в микрогенри и пикофарадах, формула приводится к виду

Для расчёта фильтра далее будут использоваться спец. таблицы в которых применяется следующее сокращённые обозначение:

B02 – фильтр Баттерворта 2-го порядка.

G03 – фильтр Гаусса 3-го порядка.

Т05-10 – фильтр Чебышева 5-го порядка с максимальным коэффициентом отражения 10%

С07-20-38 – фильтр Крауэра 7-го порядка с максимальным коэффициентом отражения 20% и модульным углом 38º

Нормированные значения элементов для фильтра Баттерворта приводятся в табл. П. 1.1. Требуемые значения элементов получаются в результате умножения нормированных значений на постоянную преобразования.

По вышеуказанным формулам рассчитываю значения для KL и KC

KL = 3 / (2 * 3,14 * 180000) = 2,65*10-6 Гн.

KC = 1 / (2 * 3,14 * 180000 * 3) = 2,95*10-7 Ф.

Далее находим значения C1, L2, C3, L4, C5

C1 = 0,618 * 2,95*10-7 = 1,8231*10-7 Ф

L2 = 1,618 * 2,65*10-6 = 4,2877*10-6 Гн

C3 = 2,000 * 2,95*10-7 = 5,9000*10-7 Ф

L4 = 1,618 * 2,65*10-6 = 4,2877*10-6 Гн

C5 = 0,618 * 2,95*10-7 = 1,8231*10-7 Ф

Для проверки работы фильтра я использовал программное обеспечение MicroCap 7.

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другие статьи:

Преобразователи напряжение-ток
Преобразователи напряжение-ток (ПНТ) также являются важным элементом в схемотехнике аналоговых электронных устройств. На их основе могут быть выполнены различные прецизионные операционные усилители, в которых ПНТ используется ...

Конструирование зеркальной антенны
Зеркальные антенны являются наиболее распространенными остронаправленными антеннами. Их широкое применение в самых разнообразных радиосистемах объясняется простотой конструкции, возможностью получения разнообразных видов ДН, ...

Радиотелеметрические системы с временным разделением каналов
Телекоммуникации являются одной из наиболее быстро развивающихся областей современной науки и техники. Жизнь современного общества уже невозможно представить без тех достижений, которые были сделаны в этой отрасли за немногим бол ...

(C) 2019 | www.techniformula.ru