Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Проходження складного електричного сигналу через активний фільтр.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра теоретичної радіотехніки та радіовимірювання (ТРР)
Інформація про роботу
Рік:
2007
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Основи теорії сигналів
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство Освіти і науки України Національний університет "Львівська політехніка”
Кафедра ТРР
Курсова робота
З курсу «Основи теорії сигналів»
"Проходження складного електричного сигналу через активний фільтр"
Львів-2007
Зміст
Завдання
Вступ
1. Розрахунок комплексного коефіцієнта передавання напруги
Побудова матриці провідностей схеми
Розраховуємо коефіцієнти A(f), B(f), C(f), D(f)
Визначення коефіцієнту передачі по напрузі
2. Аналіз проходження складного сигналу через активний фільтр
2.1 .Розрахунок миттєвих значень вхідного сигналу як суми
миттєвих значень окремих гармонік
2.2.Побудова графіка вхідного сигналу
2.3.Розрахунок амплітуд та початкових фаз гармонік вихідного
сигналу
2.4. Розрахунок миттєвих значень вихідного сигналу як суму миттєвих значень окремих гармонік
2.5.Побудова графіка вихідного сигналу
Висновки
Список використаної літератури
ЗАВДАННЯ
Варіант №1
1. а) Для заданої схеми активного фільтру (Рис1) скласти матрицю провідностей та записати для комплексного коефіцієнту передавання напруги у вигляді:
EMBED Equation.DSMT4 ,
а відтак записати вираз для розрахунку його АЧХ і ФЧХ:
EMBED Equation.DSMT4 , EMBED Equation.DSMT4
b
c
a
d
Рис. І Схема активного фільтру
б)розрахувати АЧХ і ФЧХ у діапазоні частот 0-105Гц.
в)на підставі розрахунків побудувати графіки АЧХ і ФЧХ. Дані про чисельні значення параметрів компонентів схеми:
EMBED Equation.DSMT4
Тип операційного підсилювача 153УД4
Параметри ОП:
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4
На вході схеми(Рис. І) діє періодичний сигнал, заданий сумою трьох гармонік напруги:
EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4
Числові значееня параметрів вхідного сигналу:
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4
а)Розрахувати миттєві значення вхідного сигналу як суму миттєвих значень окремих гармонік для моментів часу, які відстають один від одного на інтервал 0,05То (То - період сигналу).
б) На підставі розрахунків побудувати часовий графік вхідного сигналу та його гармонічних складових в) Розрахувати амплітуди та початкові фази гармонік вихідного сигналу.
г) Розрахувати миттєві значення вихідного сигналу як суму миттєвих значень окремих гармонік для моментів часу, які відстають один від одного на інтервал 0,05То.
д) На підставі розрахунків побудувати часовий графік вихідного сигналу та зробити висновок про особливості проходження заданого сигналу через схему.
ВСТУП
Електричними фільтрами називаються електричні кола, які призначені для виділення коливань, що знаходяться в певному діапазоні чичтот. Діапазон частот, що пропускається фільтром, називається смугою пропускання фільтра. У відповідності до діапазону частот, який пропускає фільтр, розрізняють наступні фільтри: нижніх частот(смуга пропускання від 0 до деякої частоти fзр , яка називається частотою зрізу); верхніх частот (смуга пропускання від. fзр до ∞); смугові (смуга пропускання від fЗр1 до fЗР2); обмежуючі (смуга затримки від fзр1 до fзр2). В залежності від наявності у фільтрах підсилювальних елементів розрізняють пасивні фільтри, які складаються тільки із пасивних елементів; активні фільтри-пристрої, що містять підсилювальні елементи та пасивні фільтри. Зокрема, у активному фільтрі підсилювальним елементом може виступати операційний підсилювач.
Операційні підсилювачі (ОП) - це підсилювачі напруги, які мають в смузі частот від 0 до декількох мегагерц коефіцієнт підсилення десятки - сотні тисяч. ОП характеризується широким діапазоном частот, високою стабільністю і надійністю, малими габаритами, розмірами та масою. Недоліками деяких операційних підсилювачів є необхідність живлення від двох різнополярних джерел.
ОП можна розглядати як активний чотириполюсник і представити у вигляді малосигнальної еквівалентної схеми(Рис. 2). До вхідних затискачів під'єднується підсилюваних електричних сигналів ,до вихідних-навантаження. Підсилювач із сторони виходу представлений у вигляді джерела напруги з внутрішнім опором Rвн. Сам підсилювач одночасно являє собою навантаження для джерела сигналів і джерелом сигналу для зовнішнього навантаження.
a c
EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4
b EMBED Equation.DSMT4
d
(Рис. 2). Малосигнальна еквівалентна схема ОП
Для даної малосигнальної еквівалентної схеми ОП можна сформувати
EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4
Схемотехнічне зображення ОП на (рис.З) вхід b, який використовується для одержання інверсного сигналу на вході ОП називається інвертуючим. Відповідно вхід a-неінвертуючий. Зв'язок між вхідною та вихідною напругами описується виразом EMBED Equation.DSMT4 (для ідеального ОП(де EMBED Equation.DSMT4 , EMBED Equation.DSMT4 )), у режимі холостого ходу має такий вигляд: EMBED Equation.DSMT4 , де EMBED Equation.DSMT4 -коефіцієнт підсилення по напрузі, однаковий для двох входів.
а
b c
Ua Uc
Ub
d
Рис.З. Схематичне зображ пня ОП
Для аналізу електричних кіл з багатополюсними компонентами можна використати узагальнений метод вузлових напруг. При формуванні рівнянь електричної рівноваги за цим методом використовуються компонентні рівняння як двополюсників, так і багатополюсників. Метод формування базується на тому, що коли вибрати один і той самий вузол як базовий І для багатополюсника і для інших компонентів кола, то напруги зовнішніх виводів будуть одночасно вузловими напругами тих вузлів кола, до яких під'єднані виводи багатополюсника. На основі рівнянь рівноваги кола складають матрицю, яка називається повною матрицею Y-параметрів. Із сформованої матриці Y-параметрів, для схеми з багатополюсним компонентом, можна визначити коефіцієнт передавання напруги за формулою:
EMBED Equation.DSMT4 ,
де EMBED Equation.DSMT4 -алгебраїчне доповнення матриці провідності, який знаходиться на перетині EMBED Equation.DSMT4 -го рядка та EMBED Equation.DSMT4 -го стовпця.
І.Розрахунок комплексного коефіцієнта передавання напруги 1.1. Побудова матриці провідностеи схеми
b
a c
Рис. 4. Схема активного фільтру
а) нумеруємо всі вузли схеми (Рис. 4)
b)згідно з узагальненим методом вузлових напруг складаємо неповну матрицю провідностеи, що складається лише з провідностеи двополюсних елементів і не враховує ОП.
EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4
c) оскільки виводи а та d операційного підсилювача-заземлені, то у матриці провідностей ОП відповідні рядки та стовпчики а і d надалі враховувати не будемо. Згідно з нумерацією тих вузлів схеми, до яких під'єднані виводи ОП, використовуючи дані матриці, складаємо повну матрицю провідностей активного фільтра:
EMBED Equation.DSMT4 1.2. Визначення коефіцієнту передачі по напрузі
а) Коефіцієнт передачі по напрузі обчислюється за формулою:
EMBED Equation.DSMT4 ,
де EMBED Equation.DSMT4 -алгебраїчне доповнення матриці провідності, який знаходиться на перетині EMBED Equation.DSMT4 -го рядка та EMBED Equation.DSMT4 -го стовпця.
Загальна матриця, та її доповнення
EMBED Mathcad
Розрахункові формули
EMBED Mathcad EMBED Mathcad
EMBED Mathcad
Таблиця результатів
Графік залежності коефіцієнта підсилення Ku від частоти F
EMBED Excel.Chart.8 \s
Графік залежності фази сигналу Фu від частоти F
EMBED Excel.Chart.8 \s
2. Аналіз проходження складного сигналу через активний фільтр.
На вході схеми діє періодичний сигнал як сума трьох гармонік напруг:
EMBED Mathcad
Числові значееня параметрів вхідного сигналу:
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4
Розрахунок миттєвих значень вхідного сигналу як суму миттєвих значеньокремих гормонік.
EMBED Mathcad
Розрахунок миттєвих значень вихідного сигналу як суму миттєвих значеньокремих гормонік.
EMBED Mathcad
Висновок: при аналізі активного фільтра, запропонованого для мого варіанту, я визначив, що даний фільтр є смуговим з частотами пропускання 0,7 - 1800 Гц, хоча на практиці його варто віднести до низькочастотних. Конденсатор С1 визначає нижню межу смуги пропускання, а С2 сигнал з частотою вищою за fверх ─ «заземляє» У смузі пропускання відбувається підсилення сигналу майже у 15 разів.
У звязку з наявністю у схемі ОП, відбувається зсув між фазами вхідного та вихідного сигналу на 180 градусів.Особливість даної схеми є така.що при утворенні сигналу, суттєву роль відіграє перша гармоніка.
Список використаної літератури
Попов В.Н. "Основы теорий цепей". Высшая школа, 1985.
Бондарэв А.П., Васильцов І.В. та ін. "Збірник контрольних задач та індивідуальних розрахункових завдань з курсу "Основи теорії кіл та сигналів". - Львів, 1996.
Мандзій Б.А., Желяк Р.І. "Основи аналогової мікросхемотехніки".
Мандзій Б.А., Желяк Р.І. "Основи теорії сигналів".
ГрицьківР.Д. "Основи теорії кіл". - Львів, 1997.
Бардила Т.І., Соноцький Ю.В., Левицька І.Й. "Методичні вказівки і завдання до курсової роботи з курсу "Основи теорії мереж". - Львів, ЛПІ, -1990.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора