ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ЕЛЕМЕНТИ НА ВЕРИГАТА, НАЧИН НА НАСТРОЙКА И РЕГУЛИРАНЕ НА РАЗРАБОТАНИЯ ФИЛТЪР - Активен RC филтър
Нека изчислим елементите на първата връзка на филтъра (HPF от 1-ви ред):
- изберете стойността на капацитета C от номиналния диапазон съгласно формулата C (nF) \u003d (2. 20) / fp (kHz) \u003d 2/10 \u003d 0,5 (nF). Избираме капацитет от 5% номинален диапазон, най-близък до изчисления, C \u003d 0,51 (nF)
R2 \u003d 1 / 2p • 10 4 • 0,51 • 10 -9 \u003d 31,226 (kOhm).
Нека разделим R2 на две съпротивления R21 \u003d 31 kOhm и R22 \u003d 1,2 kOhm според номиналния диапазон;
- изберете стойността на R1 от диапазона 1,50 kOhm (обикновено 20 kOhm), нека R1=20kOhm;
- определяме съпротивлението R3 от отношението K1=1+R3/R1, където K1 е усилването на първото звено;
Елементите на втората връзка на филтъра (HPF от 2-ри ред с многоконтурна обратна връзка) са равни на:
- изберете капацитети С1=С3=С=0,51 nF;
- определя се капацитетът С2=С/К2, където К2=1, С2=0,51 nF;
От номиналната серия избираме подходящите съпротивления:
- R5=K2/wп 2 •С 2 •R5=1/3943.84•10 6 •0.2601•10 -18 •93.7•10 3 =10.404 kΩ;
Таблица 1 - Оценки на елементите на първата степен на филтъра
Таблица 2 - Оценки на елементите на втората степен на филтъра
Таблица 3 - Номинални стойности на елементите на първата степен на филтъра (според номиналния диапазон)
Таблица 4 - Номинални стойности на елементите на втория етап на филтъра (според номиналния диапазон)
Елементите на схемата са подбрани по такъв начин, че да удовлетворяват параметрите на тези елементи на схемата. Вземаме типа постоянни резистори C2 - 33P OZHO. 467.173 TU, а типът на променливите резистори е SP3 - 19a OZHO. 468.372 TU. Избираме типа кондензатори K10 - 17 OZHO. 460.172 TU. Микросхемата отговаря на LM301A във всички отношения (точност, стабилност, входно и изходно съпротивление, ток, мощност, работна честотна лента и др.).
ТЕХНИКА ЗА НАСТРОЙКА И НАСТРОЙКА НА РАЗРАБОТЕНИЯ ФИЛТЪР
активенфилтър приблизително
Тъй като активните филтри в процес на разработка се използват все повече в съвременните комуникационни системи, въпросът как най-ефективно и рентабилно да се настрои тяхната производителност става по-актуален от всякога. На практика могат да се разграничат два основни различни метода за настройка, а именно функционална и детерминирана настройка. Функционалната настройка предполага настройка на нормализираните параметри на веригата по време на нейната работа, т.е. в работен режим. Тъй като самата верига е сглобена така, сякаш най-накрая работи в системата, тогава всички паразитни параметри, присъщи на тази верига, автоматично се вземат предвид и "изгонени" по време на процеса на настройка. В повечето случаи функционалната настройка е за предпочитане в лабораторни условия и при средно и дребносерийно производство. Детерминираната настройка включва настройка или регулиране на стойностите на отделните елементи на веригата. Настройката се извършва „по номинална стойност“, следователно няма значение дали веригата е под напрежение или не. Тъй като резисторите обикновено са елементите, които трябва да бъдат настроени, този метод се състои в "настройка на резисторите", за разлика от настройка на параметрите на веригата (амплитуда, фаза, честота). Този метод е много прост.
На практика често е полезно да се комбинира функционална настройка с детерминистична настройка. С този метод изчислителната сложност, присъща на чисто детерминистичната настройка, може да бъде значително намалена.
Проектираният активен RC филтър се състои от два етапа, в които усилването е K1=19.953 и K2=1. Необходимо е да се настроят три параметъра: усилването K, граничната честота fp и качественият фактор QF.
Първата връзка ще регулира печалбата сизползвайки съпротивление, включено в обратната връзка. Математически тази зависимост се описва със следния израз: K=1+R3/R1, [4].
Втората връзка регулира честотата на прекъсване и фактора на качеството. Настройката на този филтър е трудна задача, тъй като във веригата има само два резистора, а QF и wp едновременно зависят от съпротивленията на двата резистора. Корекцията на тези параметри се извършва по метода на последователните приближения. Параметрите на веригата не са много чувствителни към неточности в стойностите на R и C, но това предимство се постига благодарение на широк диапазон от рейтинги на елементи, дори при сравнително умерени стойности на коефициента на предаване и фактора на качеството. С увеличаването на QF и K обхватът на рейтингите на елементите се разширява още повече. Поради тази причина, като се вземат предвид реалните стойности на съпротивлението и капацитета, продуктът K•QF е ограничен до стойност от порядъка на 100. В схеми с голяма QF стойност крайната честотна лента на операционния усилвател причинява значителни грешки при високи честоти, където усилването на операционния усилвател пада. Друг недостатък на схемата е, че усилването на филтъра се определя от съотношението на капацитетите на двата кондензатора, които обикновено са по-малко стабилни от резисторите. Освен това кондензаторите са по-големи и по-скъпи от резисторите, така че техният брой трябва да бъде сведен до минимум, ако е възможно. Математическото описание на зависимостта на параметрите на филтъра от елементите има формата:
От тези уравнения можете да видите кои елементи и как влияят на характеристиките на филтъра. Честотата на прекъсване и коефициентът на качество се регулират от съотношението на резисторите R5 и R6.
Трябва да се отбележи, че всяко отклонение на стойностите на използваните RC елементи от изчислените води до влошаване на параметрите на филтъра. Поради това е желателно да се използват точни или избрани резистори и да се формират нестандартни стойностипаралелно свързване на няколко кондензатора. Не трябва да се използват електролитни кондензатори. В допълнение към изискванията за усилване, операционният усилвател трябва да има висок входен импеданс, много по-висок от съпротивлението на филтърните резистори. Ако това не може да се осигури, тогава пред входа на инвертиращия усилвател се свързва последовател към операционния усилвател.
В резултат на настройката на филтъра се получава честотната характеристика, която е показана на фигура 4.1.
ФигураUnok 4.1 - Честотна характеристика на изчисления филтър