Исследование активного фильтра на операционном усилителе, страница 2

H₀=K=1+R3/R4=3-,

R=1/.

Очевидно, при таком подходе .

Расчетные формулы для ФВЧ (рис.2) те же, что и для ФНЧ.

Расчетные формулы для ПФ (рис.3):

Дано: =1/Q,=2f₀. Обычно выбирают С₁=С₂=С и R1=R2=R; тогда

K=1+R3/R4=5-;

R=;

H₀=5/-1.

На рисунке 4 изображена схема избирательного усилителя. От полосового фильтра этот усилитель отличается более узкой полосой пропускания и формой АЧХ, подобной АЧХ колебательного контура.

 

Рисунок 4

Элементы R1 – R3, C1 – C3 образуют двойной Т-образный мост, служащий четырехполюсником обратной связи. При R1=R2=2R3=R и C1=C2=0,5C3=C АЧХ этого четырехполюсника имеет минимум коэффициента передачи на частоте квазирезонанса . Резисторы R4 и R5 образуют суммирующую схему на инвертирующем входе операционного усилителя. Сигнал, проходящий через мост – инверсный по отношению к внешнему сигналу, поступающему через   R5. Следовательно, на частоте минимума передачи моста внешний сигнал будет ослабляться в наименьшей степени, и общая АЧХ на этой частоте будет иметь максимум.

Эквивалентная добротность этого усилителя, если его рассматривать как фильтр,

Q_экв=0,25К₀(f₀),

где К₀(f₀) – коэффициент усиления без обратной связи операционного усилителя на частоте f₀ .

Коэффициент передачи избирательного усилителя на частоте квазирезонанса K(f₀) определяется соотношением  R4 и R5.

2  Лабораторное задание

2.1. В программе Electronics Workbench собрать схему ФНЧ по рис. 1, рассчитать согласно варианту (таблица 1) и установить значения элементов.

2.2. Снять АЧХ ФНЧ, измерить и занести в таблицу результатов (таблица 2) граничную частоту f_B полосы пропускания, коэффициент передачи H₀  в полосе пропускания и крутизну переходного участка АЧХ S как изменение коэффициента передачи при увеличении частоты вдвое (на октаву) .

2.3. Выполнить те же операции для ФВЧ и для полосового фильтра.

2.4. Собрать схему избирательного усилителя, рассчитать и установить значения элементов.

2.5. Снять АЧХ в широком и в узком интервале частот, измерить на АЧХ, снятой  в узком интервале частот, квазирезонансную частоту и полосу пропускания, рассчитать эквивалентную добротность, занести в табл.2.

2.6. Уменьшить емкости конденсаторов в схеме избирательного усилителя в 10 раз, повторить измерения по п. 2.5.

2.7. Найти в библиотеке элементов операционный усилитель с частотой единичного усиления в несколько раз больше, чем у первоначально установленного, установить его в схему избирательного усилителя и повторить измерения по п. 2.5.

2.8. Проанализировать результаты, сформулировать выводы по каждому эксперименту.

3  Содержание отчета

Отчет оформляется в виде Word-файла.

Отчет должен содержать схемы моделирования устройств с элементами согласно варианту задания, графики экспериментов, таблицу результатов (таблица 2) и выводы по каждому эксперименту.

Таблица 1

Вариант	1	2	3	4	5	6
Тип ОУ	LF155	LM124	LM148	LM725	LM748	LM221
	0,8	0,5	0,4	0,4	0,5	0,25
f0, Гц	400	500	800	1000	200	500
С, нФ	10	10	10	8	30	20