Частотные фильтры электрических сигналов
Содержание
1 Введение 3
2 Исходные данные для расчета пассивных RC-фильтров 4
3 Расчет параметров элемента фильтра 5
4 Вывод 8
Приложение А 9
Приложение Б 10
Список использованных источников 11
1 Введение
Частотные фильтры электрических сигналов (далее – фильтры) предназначены для повышения помехоустойчивости различных электронных устройств и систем, в том числе и систем управления на их основе. Они широко применяются в автоматике, радиотехнике, измерительной технике, технике связи, электронной вычислительной технике и т.д. Фильтры обеспечивают выделения сигнала из помех при наличии отличий в их частотных спектрах.
Идеальные фильтры не ослабляют сигнал в полосе пропускания и полностью исключают прохождение сигнала в полосе задержания, обладая бесконечно большой крутизной амплитудно-частотной характеристики на частоте среза.
Аналогичные параметры реальных фильтров конечны и зависят как от применяемых электрорадиоэлементов (в дальнейшем – элементов схемы или просто – элементов), так и от схемотехнических решений.
Классифицируют фильтры в основном, учитывая:
- вид амплитудно-частотной характеристики (в зависимости от полосы пропускания и полосы задержания);
- структуру схемы (Г -, Т -, П - структуры и т.д.);
- применяемые элементы (RC - фильтры, LC - фильтры, кварцевые фильтры, электромеханические фильтры и т.д.);
- особенности построения схем параллельного и последовательного плеча (фильтры типа К и M);
- отсутствие или наличие в схеме фильтра источника энергии (пассивные и активные фильтры) и т.д. [1]
2 Исходные данные для расчета пассивных RC-фильтров
|
Вариант |
15 |
|
Тип фильтра |
ФНЧ |
|
Структура фильтра |
Т |
|
С, нФ |
39,1 |
|
f>c>, кГц |
4,4 |
|
R, кОм |
? |
3 Расчет параметров элемента фильтра
Дано:
С=39.1 нФ
f>c>=4.4 кГц
R=?
Рисунок 1– Исходная Г-структура фильтра нижних частот
Схема
электрическая принципиальная ФНЧ
RC-типа Г-структуры
(см. приложении А).
Частота среза RC-фильтра Г-структуры определяется по формуле:
Для Г-структуры:
С = 39,1 нФ
R = 9,26 кОм
|
Обозначение |
Расчетные (исходные) данные |
Номинальное значение (Е24) |
|
C |
39,1 нФ |
39 нФ |
|
R |
9,26 кОм |
9,26 кОм |
Рисунок 2 – Т-структура фильтра нижних частот
Для Т-структуры:
С=39 нФ
R1,R2=R/2 = 9,26/2=4,63 кОм
|
Обозначение |
Расчетные (исходные) данные |
Номинальное значение (Е24) |
|
C |
39,1 нФ |
39 нФ |
|
R |
4,63 кОм |
4,7 кОм |
Переводим в Г-структуру:
С = 39 нФ
R = 4700х2=9400 Ом
Произведем перерасчет частоты среза фильтра с выбранным значением сопротивления:
Определим абсолютную погрешность частоты среза фильтра:
Определим относительную погрешность частоты среза фильтра:
Схема
электрическая принципиальная ФНЧ
RC-типа Т-структуры
(см. приложении Б).
4 Вывод
Относительная погрешность частоты среза фильтра при замене не превышает 5%, отсюда следует, что полученная частота среза равна расчетной.
Список использованных источников
Коротченко Ю.И. Частотные фильтры электрических сигналов: пассивные фильтры. Практическое руководство по выполнению расчетно-графической работы. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005.- 21 с.
ГОСТ 2.701-84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. – Взамен ГОСТ 2.701-76. Введен 01.07.1985. – М.: Издательство стандартов, 1985. – 16 с.
ГОСТ 2.702-75 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем. – Взамен ГОСТ 2.702-69. Введен 01.07.1977. – М.: Издательство стандартов, 1985. – 31 с.
ГОСТ 2.721-74 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения. – Взамен ГОСТ 2.721-68, ГОСТ 2.783-69. Введен 01.07.1975. – М.: Издательство стандартов, 1983. – 22 с.
ГОСТ 2.728-74 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Резисторы, конденсаторы. – Взамен ГОСТ 2.728-68, ГОСТ 2.729-68, ГОСТ 2.747-68. Введен 01.07.1975. – М.: Издательство стандартов, 1983. – 22 с.
Приложение А
Схема электрическая принципиальная ФНЧ RC-типа T-структуры