Сравнение теоретических и экспериментальных характеристик фильтров, проектирование и настройка фильтров высокого порядка, построенных на операционных усилителях

1.  Цель работы.

Целью лабораторной работы, выполняемой по этой теме, является сравнение теоретических и экспериментальных характеристик фильтров, проектирование и настройка фильтров высокого порядка, построенных на операционных усилителях.

2.  Чертеж исследуемого устройства.

                                    Рис. 1                                                                 Рис. 2               

3.  Исходные данные.

f_m1 = 1000 Гц

f_m2 = 1500 Гц

Q₁ = 7

Q₂ = 7,5

ΔL = 5 дБ

C₃ = 1 нФ

C₄ = 2 нФ

4.  Расчет элементов и параметров схемы.

5.  Экспериментальные зависимости.

1)  Первое звено.

2)  Второе звено.

3)  Последовательное включение.

6.  Выводы.

1)  Первое звено.

В результате настройки удалось добиться достаточно точного совпадения резонансной частоты (977 Гц) и полосы пропускания (143 Гц) с заданными значениями (1000 Гц и 142,9 Гц соответственно).

2)  Второе звено.

В результате настройки удалось добиться достаточно точного совпадения резонансной частоты (1500 Гц) и полосы пропускания (210 Гц) с заданными значениями (1500 Гц и 200 Гц соответственно).

3)  Последовательное включение.

При последовательном включении коэффициенты усиления перемножаются и образуется полоса пропускания (≈600 Гц), то есть диапазон частот, в котором коэффициент усиления отличается от максимального не более чем на 5 дБ. Теоретическая зависимость симметрична — у нее оба максимума одинаковой величины, а у полученной экспериментальной зависимости один из максимумов больше другого, что обуславливается неодинаковостью операционных усилителей, используемых в разных звеньях. Полученная экспериментальная зависимость примерно совпадает с суммой зависимостей, полученных для каждого звена по отдельности.

4)  Общий вывод.

Активные RC-фильтры могут с достаточно большой точностью быть настроены на необходимую полосу пропускания путем каскадного соединения звеньев. Это бывает необходимо для выделения полезного сигнала из помех, частотный спектр которых отличается от частотного спектра сигнала.