Частотные фильтры электрических сигналов
Содержание
1 Введение 3
2 Исходные данные для
расчета пассивных RC-фильтров 4
3 Расчет параметров
элемента фильтра 5
4 Вывод 8
Приложение А 9
Приложение Б 10
Список использованных источников 11
1 Введение
Частотные
фильтры электрических сигналов (далее – фильтры) предназначены для повышения
помехоустойчивости различных электронных устройств и систем, в том числе и
систем управления на их основе. Они широко применяются в автоматике,
радиотехнике, измерительной технике, технике связи, электронной вычислительной
технике и т.д. Фильтры обеспечивают выделения сигнала из помех при наличии
отличий в их частотных спектрах.
Идеальные
фильтры не ослабляют сигнал в полосе пропускания и полностью исключают
прохождение сигнала в полосе задержания, обладая бесконечно большой крутизной
амплитудно-частотной характеристики на частоте среза.
Аналогичные
параметры реальных фильтров конечны и зависят как от применяемых
электрорадиоэлементов (в дальнейшем – элементов схемы или просто – элементов),
так и от схемотехнических решений.
Классифицируют
фильтры в основном, учитывая:
-
вид амплитудно-частотной характеристики (в зависимости от полосы пропускания и
полосы задержания);
-
структуру схемы (Г -, Т -, П - структуры и т.д.);
-
применяемые элементы (RC - фильтры, LC - фильтры, кварцевые фильтры, электромеханические
фильтры и т.д.);
-
особенности построения схем параллельного и последовательного плеча (фильтры
типа К и M);
-
отсутствие или наличие в схеме фильтра источника энергии (пассивные и активные
фильтры) и т.д. [1]
2
Исходные данные для расчета пассивных RC-фильтров
Вариант
|
Тип фильтра
|
ФНЧ
|
Структура фильтра
|
Т
|
С,
нФ
|
39,1
|
fc,
кГц
|
4,4
|
R, кОм
|
?
|
3
Расчет параметров элемента фильтра
Дано:
С=39.1
нФ
fc=4.4
кГц
R=?
Рисунок
1– Исходная Г-структура фильтра нижних частот
Схема
электрическая принципиальная ФНЧ RC-типа Г-структуры
(см. приложении А).
Для
Г-структуры:
С =
39,1
нФ
R
= 9,26
кОм
Обозначение
|
Расчетные (исходные)
данные
|
Номинальное значение
(Е24)
|
C
|
39,1 нФ
|
39 нФ
|
R
|
9,26 кОм
|
9,26 кОм
|
Рисунок
2 – Т-структура фильтра нижних частот
С=39
нФ
R1,R2=R/2
= 9,26/2=4,63 кОм
Обозначение
|
Расчетные (исходные)
данные
|
Номинальное значение
(Е24)
|
C
|
39,1 нФ
|
39 нФ
|
R
|
4,63 кОм
|
4,7 кОм
|
Переводим в Г-структуру:
С =
39
нФ
R = 4700х2=9400
Ом
Произведем перерасчет
частоты среза фильтра с выбранным значением сопротивления:
Определим абсолютную
погрешность частоты среза фильтра:
Определим относительную
погрешность частоты среза фильтра:
4 Вывод
Относительная
погрешность частоты среза фильтра при замене не превышает 5%, отсюда следует,
что полученная частота среза равна расчетной.
Список
использованных источников
1. Коротченко
Ю.И. Частотные фильтры электрических сигналов:
пассивные фильтры. Практическое руководство по выполнению расчетно-графической
работы. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005.- 21 с.
2. ГОСТ
2.701-84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к
выполнению. – Взамен ГОСТ 2.701-76. Введен 01.07.1985. – М.: Издательство
стандартов, 1985. – 16 с.
3. ГОСТ
2.702-75 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем. –
Взамен ГОСТ 2.702-69. Введен 01.07.1977. – М.: Издательство стандартов, 1985. –
31 с.
4. ГОСТ
2.721-74 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах.
Обозначения общего применения. – Взамен ГОСТ 2.721-68, ГОСТ 2.783-69. Введен
01.07.1975. – М.: Издательство стандартов, 1983. – 22 с.
5. ГОСТ
2.728-74 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах.
Резисторы, конденсаторы. – Взамен ГОСТ 2.728-68, ГОСТ 2.729-68, ГОСТ 2.747-68.
Введен 01.07.1975. – М.: Издательство стандартов, 1983. – 22 с.
Приложение
А
Схема
электрическая принципиальная ФНЧ RC-типа T-структуры