Активный RC-фильтр. Сравнение теоретических и экспериментальных характеристик фильтров, проектирование и настройка фильтров высокого порядка, построенных на операционных усилителях

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Факультет Технической Кибернетики

Кафедра Автоматики и Вычислительной техники

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Дисциплина: Электроника

Тема:активный RC-фильтр

А.И. ____ 2009 г.

Выполнил студент гр.3081/2     

Преподаватель, к.т.н., доц.           

Санкт-Петербург

2009

1.  Цель работы

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

2. 

Схемы исследуемых цепей

Рис.2.1 Схема низкочастотного фильтра второго порядка.

В работе исследуется активный низкочастотный фильтр второго порядка (Рис.2.1) а так же 4го порядка (данный фильтр получается последовательным соединением двух фильтров второго порядка).

3.  Исходные данные

·  Частоты квазирезонанса для 1-го и 2-го звеньев:

f_m1 = 1000 Гц;

f_m2 = 1300 Гц;

·  Добротность 1-го и 2-го звеньев:

Q₁ =Q₂=8;

·  Уровень полосы пропускания исследуемого фильтра:

ΔL = 3;

·  Используемые конденсаторы:

C₃ = 1 нФ;

C₄ = 2 нФ;

4.  Расчет параметров схемы

4.1  Расчет параметров для 1-го звена:

·  Ширина полосы пропускания:

Δf₁ = f_m1/Q₁ =  125 Гц;

·  Сопротивления резисторов:

R₂ = 1/(2*π*Δf₁*C₄)= 636,6 кОм;

R₁ = (C₄*R₂)/(C₃*(Q₁)²) = 19,89кОм;

·  Коэффициент усиления:

L_m1 = 20*lg[ (R₂*C₄)/(R₁*C₃) ] = 36,1 дБ;

4.2  Расчет параметров для 2-го звена:

·  Ширина полосы пропускания:

Δf₂ = f_m2/Q₂ = 1100/4.5 = 162,5 Гц;

·  Сопротивления резисторов:

R₂ = 1/(2*π*Δf₁*C₄) = 489,89кОм;

R₁ = (C₄*R₂)/(C₃*(Q₂)²) = 15,302 кОм;

·  Коэффициент усиления:

L_m2 = 20*lg[ (R₂*C₄)/(R₁*C₃) ] = 36,1 дБ;

4.3  Полоса пропускания фильтра 4-го порядка

·  Δf_3дБ = 430 Гц;

5.  Выполнение работы

5.1  Первое звено

Табл.5.1.1

Рис.5.1.1 Теоретическая и экспериментальная ЛАЧХ первого звена.

Резонансная частота:

f₁ = 990 Гц.

Полоса пропускания 1-го звена фильтра:

Δf₁ = 130 Гц;

Верхняя и нижняя границы полосы пропускания:

940 Гц и 1070 Гц;

Добротность 1-го звена фильтра:

Q₁ = 990/130=7,61;

5.2  Второе звено

Табл.5.2.1