Тема 2. Расчет и анализ активных rc –фильтров

Содержание задания

1. Спроектировать активный электрический фильтр на основе каскадного соединения звеньев, состоящих из резисторов, конденсаторов и операционных усилителей (ОУ), удовлетворяющий нижеперечисленным требованиям.

2. Вывести выражения для передаточных функций звеньев.

3. Привести полную схему фильтра и рассчитать его АЧХ и ФЧХ.

4. Выполнить анализ спроектированного фильтра с учетом указанных ниже условий. Расчет характеристик производится на ПЭВМ с использованием стандартной программы «Комплексная частотная характеристика» (KUCOMP).

Требования к фильтрам задаются следующими параметрами:

f_c - частота среза фильтра, кГц

f_S - граница частоты подавления, кГц

A - минимальное затухание в полосе задерживания, дБ;

A - неравномерность передачи в полосе пропускания, дБ;

K - коэффициент усиления фильтра в полосе пропускания,

R_H - сопротивления нагрузки, Ом ,

K₀ - коэффициент усиления ОУ.

При использовании стандартной программы KUKOMP идеализированный ОУ характеризуется следующими параметрами:

R_вх=100кОм, R_вых=1Ом, K₀=10⁶, ₁=₂=₃=0,5мкс.

Вариант 1

Тип фильтра - ФНЧ Баттерворта.

Исследовать влияние конечного значения К₀ на АЧХ, определить минимально допустимое значение К₀.

Значения параметров фильтра заданы в табл. 6.

Таблица 6

Параметр	Номер подварианта
	1	2	3	4	5
fc	15	20	150	80	15
fS	20	30	220	130	30
A	20	20	25	24	30
K	6	4	4	6	30
RH	500	75	100	2000	100

Вариант 2

Тип фильтра - ФВЧ Чебышева.

Исследовать влияние входного сопротивления ОУ на вид АЧХ, определить минимально допустимое значение R_вх.

Значения параметров фильтра заданы в табл. 7.

Таблица 7

Параметр	Номер подварианта
	1	2	3	4	5
fc	30	19	12	45	130
fS	24	15	10	40	100
A	30	25	20	25	30
A	2	1	0,5	1	0,5
K	4	6	4	5	8
RH	150	75	2000	200	300

Вариант 3

Тип фильтра – эллиптический нижних частот.

Исследовать влияние изменения выходного сопротивления ОУ на вид АЧХ и ФЧХ. Определить максимально допустимое значение выходного сопротивления.

Значения параметров фильтра заданы в табл. 8.

Таблица 8

Параметр	Номер подварианта
	1	2	3	4	5
fc	25	100	15	25	80
fS	35	120	30	35	95
A	30	35	55	30	30
A	1	2	1	2	2
RH	200	50	75	300	75
K	4	4	6	8	4

Вариант 4

Тип фильтра – ФВЧ Баттерворта.

Исследовать влияние конечного значения К₀ на АЧХ, определить минимально допустимое значение К₀.

Значения параметров фильтра заданы в табл. 9.

Таблица 9

Параметр	Номер подварианта
	1	2	3	4	5
fc	20	90	36	100	1
fS	10	60	24	50	0,7
A	25	20	20	20	15
K	4	8	9	6	4
RH	1000	1500	100	50	75

Вариант 5

Тип фильтра – ФНЧ инверсный Чебышева.

Исследовать влияние разброса параметров резисторов R(%) и конденсаторов C(%) относительно номинального значения на вид АЧХ и ФЧХ.

Значения параметров фильтра заданы в табл. 10.

Таблица 10

Параметр	Номер подварианта
	1	2	3	4	5
fc	1	3	20	15	100
fS	1,3	6	30	20	200
A	23	50	30	25	40
K	16	20	8	4	10
RH	100	1000	1500	2000	500
R	5	10	3	1	2,5
C	5	10	3	1	2,5

Приложение 1