ecosnos.ru |
Главная Промышленные интегральные схемы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 [ 20 ] 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 Выбор числа и типов звеньев. В нашем случае расчет режекторных фильтров во многом совпадает с расчетом полосовых фильтров, поэтому в дальнейшем, если нет специального указания, соотношения будут относиться к обоим фильтрам. Определим относительные расстройки для низкочастотного прототипа. Выберем полосу пропускания фильтра Af в 2 раза меньше расстояния между задерживаемыми сигналами, т. е. Q = 10. В нашем случае фильтр можно считать узкополосным, поэтому Q, = Q,= l- = = 2. СОр (Dp По графику (рис. 4.4а) для £3 = 2 и ДЯ=1 дБ находим, что п=5. Это означает, что мы получим пять звеньев фильтров с добротностью не менее 20. Выполнить такие звенья на одном ОУ нельзя, значит придется строить звенья на трех ОУ, и всего для каждого фильтра потребуется 15 микросхем. Но звенья на трех ОУ можно выполнять с добротностью 100 и более, поэтому для уменьшения числа звеньев можно выбрать более узкую полосу пропускания, т. е. увеличить относительную расстройку. Выбираем добротность всего фильтра, равную 25. Тогда Q = 5 и порядок фильтра, определенный кривыми, приведенными на рис. 4.4а, оказывается равным трем. Из табл. 4.1 выписываем множители, соответствующие п = 3 и АЯ=1 дБ (1,006р'--0,497р-Ц)(2,024р-Ц), что соответствует звену ФНЧ 2-го порядка с функцией передачи Я (р) =-- (4.34) 1,006 0,497/7-1-1 и звено ФНЧ 1-го порядка с функцией передачи Н(р)=-- . (4.35) 2.024/7-fl Для преобразования звена ФНЧ 2-го порядка в звенья ПФ или РФ преобразуем (4.34): Находим корни знаменателя из уравнения pa+o,494p+o,994=0. Получаем р= 0,247±i0,968 или о=-0,247, йк=0,968. Находим корни знаменателей передаточных функций полосовых фильтров. В нашем случае l/Q=Ao)/<Op<l. поэтому применяем (4.6). Подставляя найденные значения а, Q и Q=25, находим 5=-0.005 + 1(1 ±0,019). (4.37) Подставляя значения 5к в (4.7), получаем 0.997 1/Q s ПФ! [s ( 0,005-f 11,019)][s-( -0,005-1 1.019)] 0.997 1/Q s [s -(-0,005-t-i 0,981)] [s-( -0,005-10,981)] (-Wi-,. + o!obVi.o4- - (-W- ,. + o°oit + o,96 Третье звено получаем путем подстановки в (4.35) выражения p=Q[s-{-- ]; 0,02 s ПФз = ,. + o.02s-f 1 (-О) Аналогично проводится расчет режекторных фильтров. Анализируя полученные выражения, замечаем, что звенья (4.38) имеют добротность, близкую к 100. Чтобы подсчитать точное значение, надо определить 0,01 0,01 fii = l,02, тогда а=-- =7-7- или Q=98. Q; 1,02 Расчет элементов фильтровых звеньев. Выбираем схему фильтровых звеньев на трех операционных усилителях -(рис. 4.5). Параметры полученных фильтровых звеньев приведены в табл. 4.7. Таблица 4.7
Для каждого звена по данным табл. 4.7 находим нормированные значения сопротивлений и емкостей. Порядок расчета покажем на примере ПФ-1.-Задаемся С; = С2=Гз = Гб=1, тогда Q = l,04=l/r,r-2; Г1=Г2=0,98; afii = 0,01 = l/r5 Г5=100; Яо=0,04 =1/1,04-а; / 4=24,1. В качестве активного элемента выбираем ОУ К140УД1, имеющий J?Bxmin = = 4 кОм, а Дпых т<1х=500 Ом. Нормирующее сопротивление R выбираем из условия вх min > > вых max, R - 2,5 кОм. Сопротивления определяются из уравнения R=rR: йз=Лб=2,5 кОм, J?i=2=2,45 кОм, /?5=250 кОм, Rt = &0,3 кОм. Значения емкостей найдем для трех частот 50 Гц, 1000 Гц и 10 000 Гц: 1 при 50 Гц Ci = C2=--7= =1,37 мкФ, 2 71 fR при 1000 Гц С, = С2 = 0,0635 мкФ, при 10 000 Гц Ci = C2=6350 пФ. Таким же образом рассчитываются элементы остальных звеньев. Для частоты 1000 Гц результаты расчета сведены в табл. 4.8, где R, кОм, а С, мкФ. Таблица 4.8
Принципиальная схема звена показана на рис. 4.13. Изготовление и настройка. Для построеиия всех фильтров требуется два типа печатных плат: для лолосовых и для режекторных фильтров. Для получения добротности звена, равной 100, требуются в соответствии с (4.15) конденсаторы с tg6<0,08. Настраиваются звенья с помощью резисторов, поэтому конденсаторы надо либо подбирать, например типа КМ-6, либо применять однопроцентные, например К70-6, резисторы Ri и R2 удобно устанавливать полупеременными. Для настройки самой первой платы можно установить полупеременными и резисторы Rs и Rt. На каждой плате необходимо устанавливать Рис. 4 13. Принципиальная схема фильтрового звена ПФн1 Н.ЦБ Н,дБ Земля о 920 Ш то 1040 1080 Гц 900 340 9801000 1040 1080 ГЦ fa fo Ф Рис. 4.14. Характеристики полосового фильтра (г) и его звеньев ПФ-1 (ai ПФ-3 (б) и ПФ-2 (в) ч- f W W, |