Активный RC-фильтр. Схема активного RC-фильтра, построенного с использованием звеньев второго порядка

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ

КАФЕДРА АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №10

«Активный RC-фильтр»

Работу выполнил студент     3081/2            

группа                               ФИО

Преподаватель                              

подпись                             ФИО

Санкт-Петербург

2006г.

Цель работы

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

1. Чертежи схем исследуемых устройств

Рис.1. Схема активного RC-фильтра, построенного с использованием звеньев второго порядка

2. Исходные данные

fm1=800 Гц

Q1=5

fm1=1100 Гц

Q2=4,5

ΔL=2 дБ

3. Расчет параметров устройств

С3=1нФ

С4=2нФ

1) Полоса пропускания

Δf1=160Гц

Δf21=244Гц

2) Сопротивления резисторов

R₁₁=C₄R₂/(C₃Q₁²)=39,76 кОм

R₂₁=(2C₄)^-1=497,6 кОм

R₁₂=C₄R₂/(C₃Q₂²)=32,23 кОм

R₂₂=(2C₄)^-1=326,3 кОм

3) Коэффициенты усиления L_m,i  звеньев

L_m,1 =20 lg( R₂₁C₄ / (R₁₁C₃))=27,94

L_m,2 =20 lg( R₂₂C₄ / (R₁₂C₃))=26

4. Настройка звеньев цепи

Первое звено:

R1=39,76 кОм

R2=497,6 кОм

fm1=800 Гц

Uвых=3,42 В

Uвх=0,12 В

L_m,1 =25,95 дБ

Второе звено:

L_m,2 =22,09 дБ

5. Снятие характеристик первого звена

ЛАЧХ первого звена:

f, Гц	Uвх, В	Uвых, В	20lg(Uвых/Uвх)
690	0,299	5,990	26,04
345	0,305	0,911	9,50
173	0,305	0,371	1,70
86,3	0,305	0,174	-4,88
1380	0,306	0,907	9,44
2760	0,302	0,362	1,57
5520	0,307	0,175	-4,88

6. Снятие характеристик второго звена

ЛАЧХ второго звена:

f, Гц	Uвх, В	Uвых, В	20lg(Uвых/Uвх)
1070	0,470	5,980	22,09
535	0,470	1,090	7,31
268	0,471	0,444	-0,51
134	0,471	0,212	-6,93
2140	0,471	1,105	7,41
4280	0,471	0,449	-0,42
8560	0,471	0,212	-6,93

7. Снятие характеристик фильтра четвертого порядка

ЛАЧХ фильтра четвертого порядка:

f, Гц	Uвх, В	Uвых, В	20lg(Uвых/Uвх)
106	0,087	0,021	-12,35
213	0,086	0,097	1,05
425	0,086	0,632	17,32
710	0,085	6,280	37,37
880	0,085	5,180	35,70
1020	0,087	5,950	36,70
1700	0,086	0,686	18,04
3400	0,086	0,104	1,65
6800	0,086	0,023	-11,46

Уровень L-2 дБ:

ЛАЧХ первого, второго звена и фильтра четвертого порядка представлены на рис.2

Выводы

Настойка звеньев:

,     δ< δ_{допустимое}

,     δ< δ_{допустимое}

Настройку звеньев можно признать успешной – значение добротностей соответствуют заданной погрешности, полосы пропускания и максимумы коэффициентов усиления звеньев несильно отличаются от теоретических.

Полученные ЛАЧХ звеньев согласуются с теорией – угол наклона касательной соответствует теоретическому 6 дБ/окт.

При сборке фильтра максимумы коэффициентов усиления на ЛАЧХ оказались равны теоретическим, поэтому можно считать, что полученная полоса пропускания фильтра соответствует теоретической.

Графики

Рис. 2. ЛАЧХ первого, второго звена и фильтра четвертого порядка