6 Разработка принципиальной схемы фильтра, расчет элементов

Для упрощения расчетов примем для 4 каскадов ФBЧ 2 порядка коэффициент К=2, а для ФBЧ 1-го порядка k=K^-4 С^-1/a (см.(4.12)).

При расчете конкретных элементов фильтра удобно задаться значениями емкостей (одинаковыми для всех 4 каскадов):

С1 – К10-17(а)-25-М75-10нФ±5%

С2 – К10-43(в)-25-Н90-1нФ±5%

R5 - МЛТ-0.125-1 кОм±0.5%

В каскаде ФВЧ 1 порядка (рис. 4.3) примем

Rk1 - МЛТ-0.125-1 кОм±0.5%,

Ck1 – К10-17(а)-25-М75-1нФ±5%

Далее вводим заданные параметры α и β, по которым определим γ=α²+β². Для расчета элементов по каждому каскаду используем точные формулы полученные в системе Mathematica из (4.8).

Выбираем номиналы сопротивлений для каждого каскада (из рядов Е96, Е192).

Каскад 0
R3	МЛТ-0.125-46.8 кОм±0.5%
R4	МЛТ-0.125-5.3 Ом±0.5%
R6	МЛТ-0.125-1.14 kОм±0.5%
Каскад 1
R3	МЛТ-0.125-34.2 кОм±0.5%
R4	МЛТ-0.125-7.25 кОм±0.5%
R6	МЛТ-0.125-1.14 kОм ±0.5%
Каскад 2
R3	МЛТ-0.125-27.2 кОм±0.5%
R4	МЛТ-0.125-9.1 кОм±0.5%
R6	МЛТ-0.125-1.14 kОм ±0.5%
Каскад 3
R3	МЛТ-0.125-23.8 Ом±0.5%
R4	МЛТ-0.125-10.4 кОм±0.5%
R6	МЛТ-0.125-1.14 kОм ±0.5%
Каскад ФBЧ 1 порядка
Rk2	МЛТ-0.125-87.8 Ом±0.5%
Rk3	МЛТ-0.125-49.8 кОм±0.5%

7 Моделирование фильтра на схемотехническом уровне в Electronics Workbench в частотной и временной областях, ачх, фчх, хрз, их, пх (расчет в денормированном виде)

Схема собранного фильтра (с параметрами, рассчитанными в п.6) приведена ниже

Получим частотные характеристики фильтра.

АЧХ представлена в виде логарифмической АЧХ.

Рисунок 7.1 – Переходная и импульсная характеристика ФВЧ.

Рисунок 7.2 – Исходный сигнал

Рисунок 7.3 – Сигнал на выходе ФВЧ

8 Измерение ачх фильтра в ew с помощью лчм

Исследуем прохождение ЛЧМ сигнала через фильтр.

Проверяем АЧФ фильтра с помощью ЛЧМ сигнала. Для этого делаем схему, реализующую частотную модуляцию пилообразного сигнала:

Схема для исследования АЧХ фильтра ЛЧМ сигналом

Параметры управляемого источника гармонического колебания

Осциллограмма сигнала на входе и выходе фильтра:

Заключение

В ходе работы были проведены все необходимые вычисления и по полученным результатам можно сделать следующие выводы:

1. Данный фильтр является ФВЧ. Об этом наглядно свидетельствует график ЛАЧХ. Построенные графики характеристик фильтра в денормированном виде соответствуют параметрам задания.

2. Фильт является устойчивым, все свободные процессы в цепи фильтра затухают – это видно из графика импульсной и переходной характеристики.

В работе приведены все характеристики спроектированного фильтра в нормированном и денормированном виде. Произведено моделирование в Electronics Workbench. Результаты схемотехнического моделирования подтверждают правильность теоретических расчетов.