Проектирование активных фильтров на операционных усилителях

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГОУВПО «ВГТУ»

Кафедра «Радиотехника»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АКТИВНЫХ ФИЛЬТРОВ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ

Методические указания

по курсовому проектированию по дисциплине "Схемотехника аналоговых электронных устройств" для студентов специальности 210302 «Радиотехника»

 очной, очной сокращенной и вечерней форм обучения

Воронеж 2009

Составитель: канд. техн. наук, доц.

УДК 621.396.6

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АКТИВНЫХ ФИЛЬТРОВ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ

Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине "Схемотехника аналоговых электронных устройств" для студентов специальности 210302 «Радиотехника» очной, очной сокращенной и вечерней форм обучения / Воронеж. Гос. техн. ун-т; Сост.: , Воронеж, 2009. 65 с.

В работе изложено содержание курсовой работы, техническое задание на проектирование, приведены краткие теоретические сведения по характеристикам избирательных усилителей, рассмотрены критерии выбора апроксимации, изложена процедура формирования передаточной функции, рассматривается реализация активных фильтров на усилителях с положительной и отрицательной обратной связью, а также на усилителях, обладающих минимальным произведением "усиление-чувствительность". Приведены индивидуальные задания.

Ил. - 4, Прил. - 3 Библиогр. 12.

Рецензент: канд. техн. наук, доцент Бочаров М.И.

Ответственный за выпуск: канд. техн. наук, проф. Г.В. Макаров.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета.

© Воронежский государственный

  технический университет

ВВЕДЕНИЕ

В.1. Содержание курсовой работы

Курсовая работа состоит из пояснительной записки объемом до 30 листов формата А4 (210х296) и электронного носителя с моделью разработанного активного фильтра в среде программирования WORKBANCH

Рукопись текста пояснительной записки должна содержать:

-титульный лист ;

-техническое задание на курсовую работу, подписанное преподавателем;

-содержание;

-введение;

-обоснование выбора аппроксимации;

-необходимые расчеты для получения передаточной функции фильтра;

-принципиальная электрическая схема фильтра с пояснением назначения каждого элемента;

-расчетную АЧХ фильтра;

-реальную АЧХ фильтра;

-расчет чувствительности элементов;

-заключение;

-литература.

В содержании приводится перечень разделов и подразделов пояснительной записки с указанием страниц, на которых размещается начало материала разделов, подразделов и пунктов, если они имеют наименования.

4

В.2. Техническое задание

В приложении 01 представлено 72 варианта на курсовое проектирование. Номер варианта выбирается из колонки 1 табличной части приложения.

Тип активного фильтра и его заданные технические характеристики выбираются согласно номеру варианта, которые представлены в соответствующих колонках табличной части приложения 1:

2 - тип избирательного усилителя;

3 - нижняя граничная частота полосы пропускания;

4 - верхняя граничная частота полосы пропускания;

5 - максимально допустимое затухание в полосе пропускания;

6 - нижняя граничная частота полосы задерживания;

7 - верхняя граничная частота полосы задерживания;

8 - минимально допустимое затухание в полосе задерживания;

9 - коэффициент усиления в полосе пропускания;

10 - максимальное выходное напряжение.

Значения частот представлены в килогерцах (кГц), затухание - в децибелах (дБ), напряжение - в вольтах (В).

Произвести выбор аппроксимации, обосновав данный выбор.

Определить порядок передаточной функции, ее полюсов и нулей.

Осуществить реализацию активного фильтра.

Рассчитать АЧХ устройства.

Разработать принципиальную схему фильтра.

Исследовать АЧХ реального устройства.

Разработать конструкцию активного фильтра.

Произвести моделирование разработанного устройства в среде программирования WORKBANCH, предусмотрев в модели осциллограф (для проверки работоспособности полученной схемы) и графопостроитель (для проверки соответствия полученных частных характеристик фильтра техническому заданию).

1.Общие сведения

Активными называются фильтры, состоящие из резисторов, конденсаторов и активных элементов, например усилителей. Такие фильтры обладают хорошей избирательностью. Это достигается благодаря компенсации потерь энергии в резисторах фильтра с помощью активных элементов - чаще усилителей, охваченных обратной связью.

Избирательные свойства активного фильтра характеризуются его АЧХ - зависимостью модуля коэффициента передачи фильтра от частоты сигнала. Полосу частот, в которой сигналы нормально усиливаются фильтром, называют полосой пропускания, полосу частот, в которой сигналы подавляются фильтром - полосой задерживания (заграждения). На рисунке 1 изображены идеализированные характеристики активных фильтров