Практические рекомендации по проектированию, монтажу и регулированию активных фильтров

П осле расчетного этапа, позволившего определить номиналы схемы, только опытный разработчик получает указанные значения, близкие к оптимальным. Дело в том, что из анализа приведенных методик расчета видно, что часть номиналов задаются произвольно. Поэтому наилучшим способом получения расчетных значений является итерационный машинный метод, который позволяет после нескольких прогонов программы минимизировать произведение усиление - чувствительность и тем самым сократить процесс настройки схемы.

Далее при конструировании АФ следует уделить большое внимание выбору операционного усилителя (ОУ). После выбора ОУ необходимо соизмерить полученные номиналы схемы с его параметрами, т.к. все расчетные соотношения даны в случае использования идеального ОУ. На практике же используемые в RC- цепи номиналы резисторов, как правило, должны быть больше выходного и меньше входного сопротивления ОУ по крайней мере на порядок. Так, если усилитель имеет входное Rвых=100 Ом и Rвх=10 МОм, то диапазон изменения резисторов лежит в пределах 1 кОм  1 МОм.

Активный фильтр монтируется на монтажной плате лабораторного макета, на которой расположены панель для двух операционных усилителей, два высокочастотных разъема (входной и выходной) и подведено двуполярное питание 12 В. При монтаже схемы АФ следует минимизировать длины проводников и по возможности развязывать входные и выходные цепи.

Перед включением питания необходимо тщательно проверить правильность монтажа, сравнить его с расчетной схемой, а после включения измерить постоянное напряжение на выходе. При отсутствии входного сигнала это напряжение должно быть равно нулю. Если оно отлично от нуля, то в схеме наблюдается асимметрия по входу, которую следует устранить путем выравнивания сопротивлений по входам операционного усилителя.

5

IV. Плавный регулятор усиления

С хема плавного регулятора усиления представлена на рис.5

Основой этой схемы является схема разносного усилителя (аналогового вычитателя см. рис.6). При одновременной подаче сигнала на оба входа, напряжение на выходе пропорционально разности напряжений входных сигналов:

,

если , то .

Если разность входных сигналов на выходе требуется усилить в К_U раз, то

В схеме плавного регулятора усиления 2 входа объединены и на них подается один входной сигнал (рис.5).

Выходное напряжение этой схемы при R1=R3 : .

Е сли R2=R4, выходное напряжение равно нулю.

Если R4=0, выходное напряжение

.

Принципиальная схема исследуемого плавного регулятора усиления представлена на рис.7.

В этой схеме R1’+R1’’=R1, R4=R2. При нижнем положении движка потенциометра R4 выходное напряжение схемы должно равняться нулю, которое балансируется построечным резистором R1`, причем R1’0,5R3; R1’’0.75R3.

6

Порядок выполнения работы

1. По заданным параметрам рассчитать элементы схемы.

2. Собрать схему.

3. Проверить и убедиться в ее работоспособности.

4. Измерить и построить частотную характеристику усилителя.

5. Измерить и построить амплитудную характеристику (U_ВЫХ=(U_ВХ)) усилителя. Определить графически границы динамического диапазона.