Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Аналіз предметної області
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
КН
Кафедра:
Кафедра САПР
Інформація про роботу
Рік:
2010
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Системи комп'ютерного проектування
Група:
ІТП
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти та науки України
Національний унівеоситет «Львівська політехніка»
Кафедра САПР
Лабораторна робота №1
З курсу "Розробка систем комп’ютерного проектування"
на тему «Аналіз предметної області»
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 вони можуть бути виготовлені із застосуванням технології інтегральних мікросхем (котушки з великою індуктивністю не вдається виготовити за вказаною технологією). Нерідко активні фільтри виявляються дешевше відповідних фільтрів на пасивних елементах і займають менші габарити. Активні фільтри здатні підсилювати сигнал, що лежить у смузі пропускання. У багатьох випадках їх досить легко налаштувати. Зазначимо також і недоліки активних фільтрів:
• використання джерела живлення; . • неможливість роботи на таких високих частотах, на яких використовувані операційні підсилювачі вже не здатні підсилювати сигнал.
Розглянемо основні типи фільтрів, що класифікуються за видом амплітудно-частотних характеристик.
Фільтри нижніх частот. Для фільтрів нижніх частот (ФНЧ) характерно те, що вхідні сигнали низьких частот, починаючи з постійних сигналів, передаються на вихід, а сигнали високих частот затримуються.
Наведемо приклади амплітудно-частотних характеристик фільтрів нижніх частот. На рис. 1.5, а показана характеристика ідеального (не реалізується на практиці) фільтра (її іноді називають характеристикою типу «цегляна стіна»). На інших рисунках представлені характеристики реальних фільтрів.
Смуга пропускання лежить в межах від нульової частоти до частоти зрізу . Зазвичай частоту зрізу визначають як частоту, на якій величина дорівнює 0,707 від максимального значення (тобто менше максимального значення на 3 дБ).
Рис. 1.5. АЧХ фільтрів нижніх частот.
Смуга затримування (придушення) починається від частоти затримування і продовжується до нескінченності. У ряді випадків частоту затримування визначають як частоту, на якій величина менше максимального значення на 40 дБ (тобто менше в 100 разів).
Між смугами пропускання і затримування у реальних фільтрів розташована перехідна смуга. У ідеального фільтра перехідна смуга відсутня.
Фільтри верхніх частот. Фільтр верхніх частот характерний тим, що він пропускає сигнали верхніх і затримує сигнали нижніх частот. Частотні характеристики фільтрів верхніх частот, як і характеристики фільтрів нижніх частот, різноманітні в своїх деталях. Зобразимо для ілюстрації дві характеристики: ідеальну, нездійсненною (мал. 1.6, а), і одну з типових реальних (мал. 1.6, б). Через і позначені частоти зрізу і затримування.
Рис. 1.6. АЧХ фільтрів верхніх частот.
Смугові фільтри (полосно-пропускаючі). Смуговий фільтр пропускає сигнали однієї смуги частот, розташованої в деякій внутрішній частині осі частот. Сигнали з частотами поза цієї смугою фільтр затримує.
Зобразимо амплітудно-частотну характеристику для ідеального (нездійсненного) фільтра (рис. 1.7, а) і одну з типових реальних характеристик (рис. 1.7, б). Через і позначені дві частоти зрізу, - середня частота. Вона визначається виразом:
Рис. 1.7. АЧХ смугових фільтрів.
Режекторні фільтри (полосно-загороджувальні). Режекторні фільтри не пропускають (затримують) сигнали, що лежать в деякій смузі частот, і пропускають сигнали з іншими частотами. Зобразимо амплітудно-частотну характеристику для ідеального (нездійсненного) фільтра (рис. 1.8, а) і одну з типових реальних характеристик (мал. 1.8, б).
Рис. 1.8. АЧХ режекторного фільтрів.
Всепропускаючі фільтри (фазові коректори). Ці фільтри пропускають сигнали будь-якої частоти. Побудуємо відповідну амплітудно-частотну характеристику (рис. 1.9). Такі фільтри використовуються в електронних системах для того, щоб змінити з тією чи іншою метою фазочастотну характеристику всієї системи.
Рис. 1.9. АЧХ фазового коректора.
Виходячи з наведеного вище математичного опису фільтрів (див. (1), (2)), неважко зробити висновок, що хід амплітудно-частотної характеристики на достатньому віддаленні від смуги пропускання прямо визначається порядком фільтра. Цей факт добре ілюструють амплітудно-частотні характеристики, виконані в логарифмічному масштабі. Розглянемо вказані характеристики для деяких фільтрів різного особистого порядку, які мають однакові коефіцієнти підсилення на нульовій частоті, рівні 100 (рис. 1.10).
Рис. 1.10. ЛАЧХ ФНЧ різних порядків.
З математичного опису виходить, що на достатній відстані від смуги пропускання нахил характеристики рівний -20 дБ/дек, де n - порядок фільтра. Нахил -20 дБ / дек означає, що збільшення частоти в 10 разів приводить до зменшення коефіцієнта посилення в 10 разів, а нахил -40 дБ / дек означає, що збільшення частоти в 10 разів приводить до зменшення коефіцієнта посилення в 100 разів .
З наведеного випливає, що якщо необхідно забезпечити більш швидку зміну коефіцієнта підсилення на віддаленні від смуги пропускання, то слід збільшити порядок фільтра (але при цьому схема фільтра ускладнюється).
Висновок: на даній лабораторній роботі було проведено аналіз предметної області: загальні визначення, види, класифікацію фільтрів.
20.07.2020 13:07-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора