Курсовая работа по основам теории цепей

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Курсовая работа по основам теории цепей

«РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ ПО РАБОЧИМ

ПАРАМЕТРАМ»

Пояснительная записка

на листах

Студент группы _____________

Руководитель _______________ Панин Дмитрий Николаевич

№ варианта 99 .

Самара, 2012 г.

Рецензия

Оглавление

1.Введение. 4

2.Постановка задачи синтеза электрического фильтра. 4

3.Исходные данные. 6

4. Переход к ФНЧ-прототипу и нормирование по частоте. 7

5.Аппроксимация частотной характеристики рабочего ослабления фильтра по Баттерворту. 8

6. Реализация схемы ФНЧП по Попову. 10

7. Переход от схемы ФНЧ-прототипа к схеме заданного

фильтра. Денормирование и расчет элементов схемы.. 14

8. Расчет и построение денормированных частотных xарактеристик рабочего ослабленияА(f) и рабочей фазы B(f) фильтра. 15

9. Аналитический метод расчёта характеристик фильтра. 16

10.Расчёт частотных характеристик фильтра на ЭВМ... 17

Вывод. 24

Список используемой литературы.. 25

Введение

В современных системах связи широко применяются электрические фильтры: LC-фильтры, активные RC-фильтры, пьезоэлектрические, пьезокерамические, магнитострикционные, электромеханические, волноводные, цифровые фильтры и др. LC-фильтры занимают особое положение, так как они достаточно широко применяются в различных частотных диапазонах. Кроме того, для LC-фильтров существует хорошо разработанная методика расчета.

Задачей синтеза электрического фильтра является определение схемы фильтра, содержащей минимально возможное число элементов, которая удовлетворяла бы техническим требованиям.

В настоящее время используются две принципиально отличные методики расчета фильтров:

а) расчет по характеристическим параметрам,

б) расчет по рабочим параметрам (по рабочему ослаблению или рабочей фазовой постоянной).

Метод синтеза по рабочим параметрам позволяет получить электрический фильтр с меньшим числом элементов, чем расчет по характеристическим параметрам. Кроме того, он является более общим методом.

2. Постановка задачи синтеза электрического фильтра

Синтез электрического фильтра по рабочим параметрам (рабочему ослаблению или рабочей фазовой постоянной) состоит из двух этапов: аппроксимации и реализации.

На этапе аппроксимации необходимо получить аналитическое выражение рабочей передаточной функции Т(р) фильтра, удовлетворяющей условиям физической реализуемости по заданным требованиям.

На этапе реализации по найденной рабочей передаточной функции определяется схема фильтра и величины составляющих ее элементов.

В синтезе фильтров используется преобразование частоты и нормирование сопротивлений и частот.

Использование преобразования частоты позволяет свести расчет всех классов фильтров к расчету фильтра нижних частот (ФНЧ) и производить синтез любого фильтра в следующем порядке: сначала преобразовать заданную характеристику рабочего ослабления в низкочастотную, потом синтезировать ФНЧ, далее обратным частотным преобразованием перейти от элементов схемы ФНЧ к элементам (или комбинациям элементов) заданного фильтра.

Нормирование заключается в том, что вместо абсолютных значений частот и сопротивлений элементов цепи ФНЧ берутся их относительные величины. Нормирование осуществляется по отношению к нагрузочному сопротивлению и граничной частоте полосы пропускания для ФНЧ и ФВЧ (или среднегеометрической частоте полосы пропускания для ПФ).

Поэтому расчет любого фильтра начинается с расчета ФНЧ, нагруженного на нормированное сопротивление и с нормированной граничной частотой полосы пропускания, равной единице.

Техническими требованиями к фильтру являются:

- граничные частоты полосы пропускания (ПП) f₂ или f₂, f₂₁;

- граничные частоты полосы непропускания (ПН) f₃ или f₃, f₃₁;

- максимально-допустимое значение рабочего ослабления в ПЭП Δ А (дБ) или коэффициент отражения ρ (%).

- минимально-допустимое значение рабочего ослабления в ПЭЗ А_min (дБ);

- сопротивление нагрузки R_Н=R₂ (Ом)

Между ПП и ПН находится переходная область, к которой никаких требований не предъявляется. Однако в этой полосе происходит нарастание рабочего ослабления от dА до требуемой величины Аmin. Очевидно, при заданных dА и Аmin, чем уже эта полоса, тем больше должна быть крутизна кривой ослабления фильтра в переходной и тем сложнее должна быть схема фильтра. И, наоборот, чем шире переходная полоса, тем проще фильтр.

В курсовой работе требуется выполнить синтез электрического фильтра. Синтез фильтра производится в следующем порядке:

0. переход к ФНЧ-прототипу и нормирование частот;

1. аппроксимация рабочей передаточной функции Т(р) и характеристики рабочего ослабления фильтра А(w);

2. реализация схемы ФНЧ-прототипа;

3. переход от схемы ФНЧ к схеме заданного фильтра и денормирование её элементов;

4. расчёт и построение денормированных частотных характеристик рабочего ослабления А(f) и рабочей фазы B(f) фильтра.

Исходные данные

Для данного варианта (142) требуется рассчитать фильтр верхних частот (ФВЧ), удовлетворяющий следующим техническим требованиям:

- граничная частота полосы пропускания (ПП) f₂ = 24, 8 (кГц);

- граничная частота полосы непропускания (ПН) f₃ = 13, 83 (кГц);

- максимально-допустимое значение рабочего ослабления в ПЭП

Δ А =0, 177 (дБ);

- минимально-допустимое значение рабочего ослабления в ПЭЗ

А_min =22.5 (дБ);

- сопротивление нагрузки R₂ =1000 (Ом).

Аппроксимацию требуется выполнить по Баттерворту, а реализацию – по Попову.

Вывод

В данной работе произведен синтез электрического фильтра в два этапа: аппроксимация и реализация. На первом этапе были получены математические выражения рабочей передаточной функции Т и рабочего ослабления A, удовлетворяющие условиям технической реализуемости. На втором этапе по найденной рабочей передаточной функции Т определили схему фильтра и величины составляющих её элементов.

Произведен расчёт и построение частотных характеристик ПФ, подтвердивших соответствие аппроксимированной функции Т техническому заданию.

Список используемой литературы

1. Конспект лекций по ОТЦ.

2. Дубинин А.Е., Михайлов В.И., Цаплин Н.Н., Членова Е.Д. Расчет электрических фильтров по рабочим параметрам. Учебное пособие к курсовой работе. Самара, 2005.

3. Соколов В.Ф., Клиентова Т.Г., Членова Е.Д. Методическая разработка к курсовой работе по ТЭЦ, ПИИРС, 1992.

4. Атабеков Г.И. Основы теории цепей. Учебник для ВУЗов. М., «Энергия», 1969.

5. Бакалов В.П., Дмитриков В.Ф., Крук Б.И. Основы теории цепей. Учебник для ВУЗов. Под ред. В.П.Бакалова- 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 2000.