Міністерство освіти та науки України Національний унівеоситет «Львівська політехніка» Кафедра САПР К У Р С О В А Р О Б О Т А на тему «Розробка системи автоматизованого проектування активних фільтрів» Вступ Активні фільтри будуються на опорах, конденсаторах та підсилювачах (зазвичай операційних) і призначені для того, щоб із всіх сигналів, що подаються на вхід, пропускати на вихід сигнали лише наперед заданих частот. Схеми, які володіють частотною вибірковістю, використовуються для посилення чи послаблення певних частот в звуковій апаратурі, в генераторах електромузичних інструментів, в сейсмічних пристроях, в лініях зв’язку, а також в дослідницькій практиці для визначення частотного складу різноманітних сигналів, таких як, наприклад, біопотоки мозку чи механічні вібрації. Будь – який фільтр, як активний, так і пасивний (тобто той, що немає підсилювачів), пропускає з свого входу на вихід лише певну частину всього спектру частот. Фільтри класифікуються за пропускною частиною частотного спектру. Зміст РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ. 4  1.1. Фільтри 4  1.2. Загальний математичний опис фільтрів 6  1.3. Класифікація фільтрів по виду їх амплітудно–частотних характеристик 12  1.4. Класифікація фільтрів за особливостями поліномів, що входять в передавальні функції 16  1.5. Особливості проектування активних фільтрів 19  РОЗДІЛ 2. РОЗРОБКА АЛГОРИТМІВ ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ СИСТЕМИ  21  2.1. Низькодобротний функціональний вузол для каскадного проектування фільтрів 21  2.2. Дані для розрахунку низькодобротних ланцюгів 24   2.2.1. Ланцюг нижніх частот – низькодобротний. 25   2.2.2. Полосно-пропускний ланцюг – низькодобротний - резистивний вхід 26   2.2.3. Полосно-пропускний ланцюг - низькодобротний - ємнісний вхід  27   2.2.4. Ланцюг верхніх частот-низькодобротний 28  Висновок 29  Література 30   РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ . 1.1. ФІЛЬТРИ. Фільтром називають пристрій, який передає (пропускає) синусоїдальні сигнали в одному певному діапазоні частот (у смузі пропускання) і не передає (затримує) їх у іншому діапазоні частот (у смузі затримання). Природно, фільтри використовують для передачі не тільки синусоїдальних сигналів, але, визначаючи смуги пропускання і затримування, орієнтуються саме на синусоїдальні сигнали. Знаючи, як фільтр передає синусоїдальні сигнали, звичайно досить легко опреділити (за допомогою спектрального аналізу), як він буде передавати сигнали і іншої форми. У пристроях електроніки фільтри використовуються дуже широко. Розрізняють аналогові і цифрові фільтри. У аналогових фільтрах оброблювані сигнали не перетворять у цифрову форму, а в цифрових перед обробкою сигналів здійснюється таке перетворення. Нижче розглядаються аналогові фільтри. Такі фільтри будують на основі як пасивних (конденсаторів, котушок індуктивності, резисторів), так і активних елементів (транзисторів, операційних підсилювачів). Для аналогової фільтрації широко використовуються також електромеханічні фільтри: п'єзоелектричні і механічні. У п'єзоелектричних фільтрах використовують природний і штучний кварц, а також п'єзокераміки. Основу механічного фільтра складає той чи інший механічний пристрій.
Рис. 1.1. Діапазони частот фільтрів і еквівалентна схема кварцового резонатора Важливо розрізняти вимоги, що пред'являються до фільтрів силової і інформаційної електроніки. Фільтри силової електроніки повинні мати як можна більший коефіцієнт корисної дії. Для них дуже важливою є проблема зменшення габаритних розмірів. Такі фільтри часто будують на основі лише пасивних елементів. До фільтрів силової електроніки відносяться згладжуючі фільтри. Фільтри інформаційної електроніки частіше розробляють при використанні активних елементів. При цьому широко використовують операційні підсилювачі. Фільтри, що містять активні елементи, називають активними. Нижче розглядються активні фільтри, в яких зазвичай не використовуються котушки індуктивності. Тому вон...