Курсовая работа: Расчёт электрических фильтров по рабочим параметрам

Синтез электрического фильтра по рабочим параметрам (рабочему ослаблению или рабочей фазовой постоянной) состоит из двух этапов: аппроксимации и реализации. На этапе аппроксимации необходимо получить аналитическое выражение рабочей передаточной функции фильтра, удовлетворяющей условиям физической реализуемости по заданным требованиям.
На этапе реализации по найденной рабочей передаточной функции определяется схема фильтра и величины составляющих ее элементов. В синтезе фильтров используется преобразование частоты и нормирование сопротивлений и частот.
Использование преобразования частоты позволяет свести расчет всех классов фильтров к расчету фильтра нижних частот (ФНЧ) и производить синтез любого фильтра в следующем порядке: сначала преобразовать заданную характеристику рабочего ослабления в низкочастотную, потом синтезировать ФНЧ, далее обратным частотным преобразованием перейти от элементов схемы ФНЧ к элементам (или комбинациям элементов) заданного фильтра.
Нормирование заключается в том, что вместо абсолютных значений частот и сопротивлений элементов цепи ФНЧ берутся их относительные величины. Нормирование осуществляется по отношению к нагрузочному сопротивлению и граничной частоте полосы пропускания для ФНЧ и ФВЧ (или среднегеометрической частоте полосы пропускания для ПФ).
Техническими требованиями к фильтру являются:

• граничные частоты полосы пропускания (ПП) или , ;
• граничные частоты полосы непропускания (ПН) или , ;
• максимально-допустимое значение рабочего ослабления в ПП ΔА (дБ) или коэффициент отражения , которые связаны соотношением:
• минимально-допустимое значение рабочего ослабления в ПН (дБ);
• сопротивление нагрузки (Ом).

Синтез фильтра производится в следующем порядке:

1. Нормирование частот;
2. Аппроксимация рабочей передаточной функции Т(р) и характеристики рабочего ослабления фильтра ;
3. Реализация схемы ФНЧ;
4. Денормирование элементов схемы ФНЧ;
5. Расчет и построение денормированных частотных характеристик рабочего ослабления А(f) и рабочей фазы В(f) фильтра.

В соответствии с выбором варианта требуется рассчитать фильтр верхних частот (ФВЧ), удовлетворяющий следующим техническим требованиям:

1. Граничная частота пропускания (ПП) f2 = 4300 Гц
2. Граничная частота полосы непропускания = 8600 Гц
3. Коэффициент отражения в ПП p = 39 %
4. Минимально-допустимое значение рабочего ослабления в ПН Amin = 18 дБ
5. Сопротивление нагрузки (справа) RH=R2 = 200 Ом
6. Аппроксимация рабочего ослабления по Баттерворту
7. Метод реализации по Дарлингтонку

Оглавление

Введение…………………………………………………………………………….. 5

1 Синтез электрических фильтров………………………………………………... 6

1.1 Нормирование по частоте…………………………………………. 6

1.2 Аппроксимация частной характеристики рабочего ослабления
фильтра по Чебышеву…………………………………………………. 6

2 Реализация схемы фильтра……………………………………………………... 10

2.1 Реализация схемы ФНЧ по Дарлинтову………………………... 10

2.2 Переход от схем ФНЧ-прототипа к нормированной схеме заданного фильтра………………………………………………………………... 13

2.3 Денормирование и расчёт элементов схемы фильтра…………. 14

3 Расчет частотных характеристик фильтра…………………………………….. 15

4 Расчет характеристик фильтра на ЭВМ……………………………………….. 17

4.1 Расчет частотных характеристик фильтра……………………. 17

4.2 Расчет временных характеристик фильтра………………….... 19

Заключение………………………………………………………………………… 24

Список использованных источников…………………………………………….. 25