Filtri1 (557472), страница 3
Текст из файла (страница 3)
табл. 2.3). Из той же строки, которая использовалась на этапе аппроксимации, следует выписать значеныя нормнрованных индуктввностей н емкостей (атолбЦы бл , з „, с „), подставлЯЯ сРазУ же вместо индекса с) соответатвуюшне его значения. Прв этом есть возможность выбора схеыы: а источником непряження, тока иля а источником, обладаищнм конечным внутренним сопротивлением. Схема фильтра, для которой даны велнчины элементов, представлена в заголовке каждой таблицы. Прн проектировании ФВЧ, ППФ иля ПЭФ необходныо пересчитать значения элементов схемы ФНЧ-прототипа в значенвя элементов свнтезвруемого фвльтра и нарисовать его схему.
С этой целью нужяо обратитьая к табл. Э.1. 17 С МЯ м ~и йи ®и Таблица 3.2 Рис. 3.3 чать с предеппрокаимацни, для зллиптичеслядеть алея)сс- 21 Чтобы получить реальные величины индуктивностей н емкостей, следует провести операцию денормирсваняя значений элементов. Отношение сопротивления нагрузки к реактивному сопротивлению ин- дуктивности или емкости сохраняется в нормированном н денормиро- ~анном виде, а именно: й, % ~/л ~/й~ ь лс г г Юо хз 4 ы„ 1 Л; Отсюда находим формулы для денормирования емкостей и индуктивнос- тей: где )у„- сопротивление нагрузки (приводится в задании); ы„р ы„= = ЛУД, (в случае синтеза ФНЧ или ФВЧ), Ю„= ай =яд~~ (в случае синтеза ППФ или ПЗФ).
В результате расчета элементов может оказаться, что номиналы индуктивностей и емкостей одиночных параллельных контуров на несколько порядков отличаются от значений соответатвухщих элементов, стоящих в других звеньях. Зто неудобно, поскольку повышает чувствительность характершстик фильтра к изменениям величин элементов. Чтобы избежать ухудшения характеристик, следует использовать автотрансфораторное включение контура (табл. 3.2). Пример расчета ППФ„реализованного в виде лестничной И-структуры приведен в приложении.
Более подробные сведения об И'-оеализации фильтра даны в ~1, а. 11-43). 3.2. КАСКАДНОЕ СОЕДИНЕНИЕ УИ'-ЗВЕНЬЕВ Существует возможность реализовать фильтр путем каскадного соединения И4'-звеньев первого и второго порядка. Каждое из звеньев рассчитывается независимо от других. Для сведения к-минимуму (в цервом приближении — исключения вообще) взаимовлияния звеньев между ними ставят буферные каскады (БК). Такой каскад должен обладать высоким входным сопротивлением, значительно превышающим выходное ооцротивление И4 -звена, и малым выходным сопротивлением, позволялщим считать БК почти идеальным источником напряжения лля последуюлего ЯИ'-звена.
В других типах БК выходная цзпь работает кэк источник така. В качестве БК используется змиттерный или истоковый повторитель, повторитель на операционном усилителе (ОУ) ° усилитель на транзисторе или ОУ ((шс. 3.3), Синтез каскадной струк ставления передаточной фу в ваде произведения дробе кого ФНЧ 5-го порялка пере щим образом: е (я +~> (Р) )~ + й се Важно правильно сгруппировать нули и полюсы, чтобы минимизировать чувствительность схемы к изменениям параметров элементов (см. ( 4, с.
58] ), Наиболее простое правило состоит в том, что нужно объединять нули с ближайшими к ним полюсами (рис. 3.4). Схема, раеемомяхе еа ихаееиина наореимеи Т а б л и ц а З.з гхсмр а Эеаоремма атеей а «елаеее Ра сеанс Пере еомоеноо ухункаия е ломка — 'м о)се ее Ео.ем(еа ока° леа] 2] Вохеьр яо а кбм 5) С яу — „ Заклаеемелкхае оееаед Е) Я,ай„ 3) Валор Я~ я оем хлхееяе х Ях хх Леех) з) С= -Я+ц- К(5)- — ' 5~.Й. 4) ВьхбоР я а зОм нли Ю )тм К(5) = — +- К(Р)= -~— кц )=~ ) с-— або~ а Л К (51 5л+ 5 зт~ лс ьс К(5) =, """ 5х+ бхай„э+бехи,с Рис.
3,4 ие)-хх-,ае —, К ( о ) х) ЪмГер А' а еоох аси )РаЯн л) С-— Ян, ххо 5) 5, ЯВ, бе аеа Кажный фрагмент передаточной функции реализуется своей схемой. Метод расчета цроот. Он состоит в сопоставления коэффициентов передаточной функции, полученной на этапе аппроксимации, а коэффициентами, выраженными через элементы схемы. В табл. 3.3 приведены семь вариантов схем ЮЫ-звеньев первого и второго порядка, входной оигнал в которые вводится источником напряжения, показаны диаграммы нулей и полюсов и их связь с передаточной функцией. Рядом ао схемами поыещены денорнированные передаточные функции Х!г), ГДЕ Ф аРХС„(ДЛЯ ИИ И ФВЧ) ИЛИ 5 )ЕО)о (ДЛЯ ППФ И ПЗФ).
В табл. З.З дается также порядок раочета каждого звена. Сравнивая выражения для передаточных функций, можно легко уяснить, каким образом получены расчетные фо)леулы. При пасчете любой из схем еоть одна степень свободы. Предлагается задавать значение сопро- К(5)а 5+ дльййа лс К (р) — ~~-, аее 6.
К(О)= — '= -"- бе Йоено кн)= 5а за „$5ее не йе К(5) = за.е бххе„за йехие хо)а Я~и Щ )=) $)Ъаауар )е а ийм ю-)). 4 С=в у )Фбх «а 5) ~лм 6 Л б б,ал Окончание табл. 3.3 сесна н деоереиие и ен и нел»есол Рн с ч е и Передаточное ну»к«не с)а,-б„,я,»со(и, г„-, е) ъ гор я„ о Й»»Ь Р»ч-) У) С 1 Н» 6»н»ч Е) мг Е» 6» 7; л» Золлнчч»ел»»»»» кеч»ою ч) як= ян Л) Зикер и, и кс» (е,»»»ч,, и, а„) я~ее, е, л, а н е) А= с»»)= ~~ 5 + г е'5+ лес сс Н, н»е 5 5'+ 8,ы,ь+б,о~,' к ~р)= —;е'е— р + с»ре ао и, Р, г-,А. (5 + ГП-) 5 + — 5+— "(с»с) ь(ь'9 г г) уг+ 6 н»ч 5 + 6»г г ») Ъшуор ес н »О ч нлн я я« РВ 6.
».»к л) С, и 6» ач нгк Ь) Сем„— '. 0-4) и сн = н»л ('енч) нгн к»н, (асс», пзс») г ~ ~й' » )(Ы= — "н1, К4-). = —" кс)=,'," ...„ С) Вилор»»с к кси ил»н я ян е) С= — „ я и» нг» у) г и я6 » Со»нн ) ( я6, и„'(6.-а ) 5 «- Шо»Н» е 5» + б,ы„е 6 нг„~ ног * ею 6, Ц~~ нгн» со«(а»вч) сон м с»гч (цпу», нЗ»р) (((Е)н — '= — "-, К()-) н ) гч+Ь ауог«вчекче х волюс Ос»у»ю мочек коревом чччг ОЕ»ецнн» о- нул», О - Еоуглромн»»» вулв тивлензя, хотя вполне можно было бы задатьая величиной емкости или индуктивноати, а оатальные элементы рааачитать на оанове имеющнхая авязей. Активные аспротивления, атоящие ближе ко входу в поаледовательной ветви, должны, вообще говоря, учитывать сопротивление лоточника напряженая, подключенного ко входу схемы.
В качеатзе этого сопрет)ивленин может выступать выходное сопротивление предыдущего бу4ерного каакеда. Однако, если Ю.»Р, то сопротивлением источника Рнс, мокно пренебречь. В табл. 3»4 представлены аналогичные сведения о ахемах, входной сигнал в которые ввадитая источником тока. В этом случае передаточная Функция определяется как отношение изображения по Лапласу выходного напряжения к изобрежению входного тока и имеет амнал аопрстивления прямой передачи. Выбор типов звеньев, включаемых в синтезируемую ахему, определяется на оанове анализа диаграммы нулей и полюаов, а также вада передаточных Функций первого и второго порядка, произведение которых дает реализуемую Функцию. Следует, помимо оказанного, обращать внимание на то, лоточником напряжения лли тока являетая БК длн последующего ИХ-звена.
После окончания раачетов ЮИ'-звеньев следует нариоовать принципиальную схему Фильтра и напиаать около каждого элемента его рассчитанный номинал. В качеатве дополнительного задания атуденту может быть предложено выбрать активные приборы и рааачитать режим работы и элементы цепей бурервых каскадов. 3.3. Г)П»АТОРНАЯ РЕАЛИЗАПНН БЕИН)(УКТ)ВНОГО ФИЛЬТРА При использовании катушек индуктивноати на низких частотах возникает множеатво неудобатв, поэтому разработаны ахеыы, лишенные этих элементов.
Расамотрим схему Фильтра, получаемую из леатничной Ю-структуры заменой катушек ин)цсктивности на гирато)ы, в качестве нагрузки которых попользуется емкоатное сопротивление. Гиратором называется устройство, преобэазующее импеданс. В частности, гиратор, нагруженный на емкость, ведет себя на входных зажимах как индуктивность.
Схема гиратора предатавлена на ряс.ЗЛ. Гираторные схемы являютая разновидностью активных УЕ-Фильтров (ЯРГ-Фильтров) и чаато ноаят название активных леатничных Фильтров (АЛФ). Сановное аоотношение гираторас \ (3.2) вема в аиавраиии и иеи и и»им»об Расчет с й ба -1- 5 ч -1- б + ас бе ас )З К.р В-..а. Наив в о ~и Ф л) С-— нов иво Юбв » ви» кф+~ — "' = и в а» а» 6 ~а кв ваа „а) $~» бв вйи $ + о» ивй вин ы СФцч) аии аа ('них,нзе) а) Вней к л ан г к),) .Еа ~сов св»са вии «и„севан) ви„и иа, (ааав,нет) КЦ-)иРи а овобиа ыочаи иарегит»чиой врункивиав о- и ив ®- гбеав Ь не ° Обааиачеиие к иви вас Передо лючии я вру»илия виВа —.а"- ач —. баеб,м,б иб,во,а И„~ а Кя ав» ~' овсу 5» а,»йа ф,,вбв)С янаи а» ) ра»бвр» бв в По) =— ,р иа» Щав)- рйи —,-1- вчй КС,)ва ВГ5" й) гс,с, в~> ~-'- — '"с И~+ бвивии" Ю~М» Окончание табл. 3.4 а) Видар Я л »во в чван вч ни г) Савв Ув аб» яви тФ.
И) Ь,и— б,а, ав) игн ав- ~) г-ба, ав .) Сн— Ф, ваи 3) С,и— ав а а»вии вв) С Ув аави (о»- а») я где р = мз — коаффзпяент гирации; Ю вЂ” соцротнвление, используемое в схеме гиратора. В чаотнооти, если 2, = ~lуунУ», то получим из (3.2) Лв,-,~с~Лл ° где Е; — ЛА„'. й я На рис. 3.6 цредставлены основные преобразования индуктивностей, включенных в пооледоРис. 3.5 вательные и цараллельные ветви, Г- н П-образных звеньев индуктивноотей ЕС-структур.
Такие преобразования позволяют аоотавить схему АЛФ о наименьшим числом гира- торов. Рис. 3,7 дает пример перехода от1ь"-структур ФБЧ 6-го порядка к гираторной реализацдн ЯЮ-фильтре. Порядок расчета АЛФ следующий: 1) составить схему АЛФ на основе схемы Ы-сшльтра, расочитанной ранее (см. равд. 3.1); 2) найти емкости, пощ~ченные преобразованием соотзетствуюцих индуктивностей, по формуле А~ =-ф . козббишнент гирации подбирвет- Е. ся таким, чтобы получаюциЕСЯ значення емкостей были одного порядка со знвченияыи емкоатных злементов, уже использовнннымн в лестничной ьь'-структуре.
Подробнее гираторные схемы описаны в (4, с. 233-249), (6, с. 43-48). Акцентируйте свое внимание на достоинствах и недостатквх ЯИ-Фильтров по сравненню с И -структурами. В результвте твкого сравнения выявятся твкже достоинотва и недостатки последних. 3.4. ЯРУ-ФИЛЬТР С КАСКАЛНСЙ СТРУКТУРОЙ Подход к резлизвции ямЕ-фильтра, собираемого из звеньев первого и второго порядке, аналогичен тому способу построения фильтра, кото1ый был описан в рвзд. 3.2. ЯЮС-звенья строятся без использования индуктивностей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
