Московский государственный институт электроники и математики (технический университет)
Курсовая работа по дисциплине
«Схемотехника ЭВМ»
на тему «Активный фильтр верхних частот на операционном усилителе»
Подготовил:
студент группы С-64
Шаповалов И. В.
Проверил:
преподаватель каф. ИКТ
Сафонов С.Н.
Москва – 2008
Аннотация
В данной курсовой работе разработан активный фильтр верхних частот на операционном усилителе с учетом заданных параметров. Разработана функциональная и принципиальная схемы, выбрана элементная база, выполнен расчет.
Содержание:
Аннотация.
3
Задание на курсовую работу. 4
1. Анализ технического задания. 5
2. Разработка функциональной схемы и принцип действия. 6
2.1. Назначение. 6
2.2. Состав. 6
3. Разработка принципиальной схемы.. 7
3.1. Выбор элементной базы.. 7
3.2. Расчет параметров схемы.. 7
Список используемой литературы...........................................................9
Приложения:
Функциональная схема………………………………………………………10
Принципиальная схема…………………………………..…………………..11
Задание на курсовую работу
Наименование разрабатываемого устройства
Активный фильтр верхних частот на операционном усилителе.
Параметры устройства:
Частота среза, кГц 0,5
Крутизна ската АЧХ, Дб/окт 18
Коэффициент передачи в полосе пропускания 2
Неравномерность АЧХ в полосе пропускания, дБ не более 6
Сопротивление нагрузки, Ом 600
1. Анализ технического задания
Исходя из крутизны ската АЧХ делаем вывод, что нам дан фильтр третьего порядка. Рассмотрим фильтр Баттерворта верхних частот третьего порядка.
Фильтр Баттерво́рта — один из типов электронных фильтров. Фильтры этого класса отличаются от других методом проектирования. Фильтр Баттерворта проектируется так, чтобы его амплитудная частотная характеристика была максимально гладкой на частотах полосы пропускания. [3]
Подобные фильтры были впервые описаны британским инженером Стефаном Баттервортом в статье «О теории фильтрующих усилителей» (англ. On the Theory of Filter Amplifiers), в журнале Wireless Engineer в 1930 году. [3]
Частотная характеристика фильтра Баттерворта в пределах полосы пропускания весьма близка к равномерной, и ее называют максимально плоской. Наклон переходного участка характеристики фильтра Баттерворта равен 6 дБ/октава на полюс. Таким образом, фильтр Баттерворта восьмого порядка будет иметь наклон переходного участка характеристики, равный 48дБ/октава. [1]
Фильтр Батт
Используется фильтр Баттерворта в тех случаях, когда желательно иметь одинаковый коэффициент усиления для всех частот в полосе пропускания. На рисунке 8.2,б показана частотная характеристика фильтра Баттерворта верхних частот. [1]
2. Разработка функциональной схемы и принцип действия
2.1. Назначение
В курсовой работе спроектирован фильтр верхних частот, который отсекает все частоты, начиная от нулевой и до частоты fср
, и пропускает все частоты, начиная с fср
и до верхнего частотного предела схемы (в идеале бесконечного) Частотная характеристика фильтра верхних частот показана на рис. 8.1, б. [2]
2.2. Состав
Устройство состоит из фильтров Баттерворта первого и второго порядка, соединенных каскадно.
3. Разработка принципиальной схемы
3.1. Выбор элементной базы
Особых требований к надежности, точности и быстродействию схемы не предъявляется, поэтому единственным критерием подбора элементов является обеспечение заданных параметров работы устройства. В соответствии с этим была выбрана следующая элементная база:
- ОУ;
- конденсаторы;
- резисторы;
3.2. Расчет параметров схемы
Для нахождения компонентов схемы нужно:
1.Выбрать тип фильтра и величину f3дБ
. Для выбранного типа фильтра найти по табл. 13.6 величину отношения f3дБ
/fср
. Если это отношение не равно единице, найти fср
по формуле:
fср
= f3дБ
.(отношение).
2.Положив R=R1
=R2
, выбрать величину С и найти R из соотношения
fср
=1/2πRC.
3.По формуле, K∞
= RB
/RA
+1 найдём RB
[1]
Расчёт:
1) Фильтр Баттерворта первого порядка, f3дБ
/fср
=1,000 =>
fср
=f3дБ
=500Гц Положим R=R1
=R2
, С=47нФ
fср
=1/2πRC =>
R=1/2π fср
C=6,78кОм= R1
=R2
Используем номинал 6,49 кОм ± 2%
2) Фильтр Баттерворта второго порядка, f3дБ
/fср
=1,272 => fср
=f3дБ
*1,272=636Гц
Положим R=R3
=R4
, С=47нФ
R=1/2π fср
C=5,33кОм= R3
=R4
Используем номинал 5,11 кОм ± 2%
K∞
= RB
/RA
+1, RA
=600 Ом, K∞
=2 => RB
=600 Ом
Список используемой литературы
1. Л. Фолкенберри «Применения операционных усилителей и линейных ИС» Москва, «МИР», 1985, 574 с.
2. У. Титце, К. Шенк «Полупроводниковая схемотехника», Москва, «МИР», 1982, 512 с.
3. Свободная энциклопедии Википедия (http://ru.wikipedia.org)
Функциональная схема
10
Принципиальная схема
1
1