Дослідження діапазонного резонансного підсилювача, страница 16

Існують різні класи ФВЧ - за аналогією з класифікацією ФНЧ. Схеми ФВЧ відрізняються від розглянутих ФНЧ тим, що конденсатори та резистори міняються місцями.

Схема ФВЧ першого порядку з коефіцієнтом підсилення  на частоті  зображена на рис.6.5.

Рисунок 6.5 – ФВЧ першого порядку

Значення ємності конденсато­ра  довільне, а опори резисторів визначаються співвідношеннями:

При побудові ФВЧ непарно­го порядку з  каскадно з’єднуються ФВЧ (рис.6.5) та ФВЧ другого порядку, методи­ку розрахунку яких можна знайти в .

Фільтр з БЗЗ, який реалізує функцію ФВЧ другого поряд­ку, зображено на рис.6.6.

Рисунок 6.6 – ФВЧ другого порядку

Елементи ФВЧ розраховуються за формулами:

 - переважно;

,

,

де К - коефіцієнт підсилення на частоті ;  - табличні коефіцієнти [23].

Смугові фільтри

Смугові фільтри (СФ) на ОП мають нормовану АЧХ (рис.6.7), мак­симум якої знаходиться на центральній частоті , а смуга пропускання .

Головними параметрами СФ є добротність та коефіцієнт підсилення  на частоті . Для СФ, які є фільтрами Баттерворта, АЧХ монотонно змінюється по обидва боки від центральної частоти. АЧХ СФ Чебишова пульсує у смузі пропускання. У випадку інверсного СФ Чебишова АЧХ пульсує за межа­ми смуги пропускання в обидва боки. АЧХ еліптичних СФ пульсує по всій смузі частот.

Рисунок 6.7 – Нормована АЧХ смугового фільтра на ОП

СФ Баттерворта та Чебишова реалізуються за допомогою БЗЗ та ДНУН. Порядок СФ завжди у два рази вищий, ніж порядок відповідного ФНЧ (ФВЧ), і тому завжди парний.

Схему СФ з БЗЗ зображено на рис.6.8.

Рисунок 6.8 – Смуговий фільтр з БЗЗ

Це один з найпростіших смугопропускних фільтрів другого порядку з інвертувальним коефіцієнтом підсилення. За допомогою  можна змінити ;  -  центральну частоту ;  - добротність .

Методика розрахунку СФ з БЗЗ, подібно до його аналогів ФВЧ та ФНЧ, має мінімальну кількість елементів, інвертувальний коефіцієнт підсилення та забезпечує добротність  при не­великих коефіцієнтах підси­лення.

Фазообертач

Фазообертач на ОП має незмінну АЧХ, але ФЧХ його змінюється залежно від значення резистора (рис.6.9).

Рисунок 6.9 – Фазообертач на основі ОП

Коефіцієнт передачі дорівнює одиниці. Зсув фази між вихідною та вхідною напругами може бути знайдений з виразу

,

де .

Якщо  змінюється від 0 до , то зсув фази змінюється від 0 до 180°. Виведення цих формул можна знайти в .

Опис лабораторної установки

Лабораторний макет (рис.6.10) містить у собі підсилювач, ФНЧ, ФВЧ, СФ та фазообертач, які зібрані на семи ОП.

Напруга  від генератора низької частоти надходить на вхід підсилювача (на мікросхемі DA1). Вихідна підсилена напруга через потенціометричний регулятор R14 надходить одночасно на входи ФНЧ четвертого порядку (DA2, DA3); ФВЧ третього порядку (DA4, DA5); СФ другого порядку (DA6); фазообертач DA7.

Переводячи перемикач  у верхнє положення, реалізуємо СФ1 шляхом послідовного з’єднання ФНЧ і ФВЧ. На вихід макета перемикачем  подаються вихідні напруги ФНЧ, ФВЧ, СФ1, СФ2 або фазообертача.

Рівні та форму напруг проміжних каскадів можна знайти, якщо підключати вимірювальну апаратуру до контрольних точок . Резистор  змінює центральну частоту настройки СФ2, резистор  - коефіцієнт підсилення на центральній частоті, резистор  - добротність СФ2, резистор  - зсув фази між вихідною та вхідною напругами фазообертача. Діоди  призначені для формування спотвореної напруги та для запобігання перевантаженням вхідних кіл макета. Резистори  запобігають короткому замиканню у вихідних колах ОП.

Домашнє завдання

1. Вивчити теоретичні положення, опрацювати лекційний матеріал з даної теми.

2. Ознайомитись зі схемою лабораторного макета, призначенням органів управління.

3. Розрахувати елементи ФНЧ Чебишова на ДНУН другого порядку (, К = 0,5 дБ - нерівномірність у смузі пропускання,  = 1000 Гц), ФНЧ Чебишова БЗЗ другого порядку ( = 2, К = 0,5 дБ,  = 1000 Гц), ФВЧ Баттерворта на ДНУН першого порядку ( К = 2,  = 500 Гц); ФВЧ Баттерворта з БЗЗ ( = 2,  = 500 Гц).

Порівняти одержані значення з номіналами   відповідних елементів фільтрів макета.

4. Ознайомитись з приладами і обладнанням, необхідним для роботи.