Лабораторная работа 35 / 35
.docxМинистерство цифрового развития и массовых коммуникаций
Российской Федерации
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное
бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Московский технический университет связи и информатики»
(МТУСИ)
Кафедра Теории электрических цепей
Отчет по лабораторной работе №35
по дисциплине «Электротехника»
на тему:
«Исследование активных фильтров Баттерворта первого порядка»
Выполнил: студент группы .
.
Проверил:
Волков Алексей Станиславович
Москва 2023
1.Цель работы С помощью машинного эксперимента получить АЧХ и ФЧХ активного ФНЧ на операционном усилителе с характеристикой Баттерворта первого порядка. Сравнить полученные характеристики с помощью программы Micro-Cap, с аналогичными характеристиками, полученными расчетным путем.
2.Расчётные формулы
Операторная передаточная функция звена первого порядка ФНЧ Баттерворта
Величины элементов можно рассчитать по следующим формулам:
3.Предварительный расчёт
3.1 Рассчитать значения всех элементов
звена первого порядка ФНЧ Баттерворта
(рис. 1), если коэффициент усиления звена
k=2, частота среза 
f2=500
Гц.
-
Коэффициент ARC-ФНЧ Баттерворта А
1
1
Коэффициент усиления звена k
2
4
Частота среза, Гц fC=f2
500
500
Угловая частота, рад/с C
3142
3142
С1, Ф
2*10^-8
2*10^-8
R1, Ом
15915
15915
R2, Ом
31831
21221
R3, Ом
31831
63662
Построим АЧХ и ФЧХ данного звена при f=[0;1] кГц
При K=2
АЧХ
ФЧХ
При K=4
АЧХ
ФЧХ
4.Эксперимент
Частотные характеристики фильтра при k=2
Частотные характеристики фильтра при k=4
5.Вывод: Данные и графики, полученные в результате машинного эксперимента в программе Micro-Cap, совпадают с данными и графиками, полученными в результате предварительного расчёта.
Вопросы для самопроверки:
Какие фильтры называются активными? Приведите пример.
Активный фильтр — один из видов аналоговых электронных фильтров, в котором присутствует один или несколько активных компонентов, к примеру, транзистор или операционный усилитель.
Фильтр низких частот — фильтр, эффективно пропускающий частотный спектр сигнала ниже и подавляющий частоты сигнала выше этой частоты.
Какие фильтры называются фильтрами Баттерворта? Приведите пример.
Фильтр Баттерворта обеспечивает наиболее плоскую характеристику в полосе пропускания, что достигается ценой плавности характеристики в переходной области т.е. между полосами пропускания и задерживания.
Что такое АЧХ и ФЧХ фильтра? Приведите пример.
АЧХ представляет собой зависимость коэффициента передачи фильтра от частоты. ФЧХ отражает сдвиг фазы выходного сигнала по отношению ко входному в зависимости от частоты.
В чем преимущество активных фильтров перед пассивными?
По сравнению с пассивными активные фильтры имеют следующие преимущества:
1) в них используются только сопротивления и конденсаторы, т.е. компоненты, свойства которых ближе к идеальным, чем свойства катушек индуктивности;
2) относительно дешевы;
3) они могут обеспечивать усиление в полосе пропускания и редко вносят существенные потери;
4) использование в активных фильтрах операционных усилителей обеспечивает развязку входа от выхода (поэтому активные фильтры легко делать многокаскадными и тем самым улучшать их показатели);
5) активные фильтры относительно легко настраивать;
6) фильтры для очень низких частот могут быть построены из компонентов, имеющих умеренные значения параметров;
7) активные фильтры невелики по размерам и массе.
5. В чем недостатки активных фильтров по отношению к пассивным?
- потребление энергии от источника питания; - ограниченный динамический диапазон; - дополнительные нелинейные искажения сигнала.