Исходные данные для проектирования фильтров нижних частот Баттерворта, Чебышева и Бесселя на основе биквадратного звена

- для ФНЧ Баттерворта, ФНЧ Чебышева и ФНЧ Бесселя: коэффициент усиления k, частота среза f _c(из табл. 3). Максимально допустимое затухание в полосе пропускания α ₁ = 3 дБ, минимально допустимое затухание в полосе задерживания α ₂ = 20 дБ.

- для ФНЧ инверсного Чебышева и ФНЧ эллиптического Чебышева: коэффициент усиления k, частота среза f _c (из табл. 3). Максимально допустимое затухание в полосе пропускания α ₁ = 3 дБ, минимально допустимое затухание в полосе задерживания α ₂ = 30 дБ.

Таблица 3

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Исходные данные для расчета.

3. Расчет принципиальной схемы, реализующей фильтр нижних частот Чебышева, инверсного фильтра Чебышева, эллиптического фильтра Чебышева, Баттерворта, Бесселя.

4. Справочные данные использованных резисторов, конденсаторов и ОУ.

5. Схемы спроектированных фильтров нижних частот с указанным типом ОУ, номиналами конденсаторов, резисторов, а также с их относительным и температурным разбросом.

6. Графики ЛАЧХ, ЛФЧХ, частотной характеристики времени замедления (ЧХВЗ) и переходной характеристики для каждой спроектированной схемы фильтра.

7. Расчет погрешностей в реализации АЧХ фильтров нижних частот Чебышева, инверсного фильтра Чебышева, эллиптического фильтра Чебышева, Баттерворта, Бесселя.

8. Расчет погрешностей в реализации переходных характеристик фильтров нижних частот Чебышева, инверсного фильтра Чебышева, эллиптического фильтра Чебышева, Баттерворта, Бесселя.

9. Результаты сравнения частотных характеристик фильтров нижних частот Чебышева, инверсного фильтра Чебышева, эллиптического фильтра Чебышева, Баттерворта, Бесселя.

10. Результаты сравнения переходных характеристик фильтров нижних частот Чебышева, инверсного фильтра Чебышева, эллиптического фильтра Чебышева, Баттерворта, Бесселя.

11. Результаты анализа дополнительной погрешности от влияния температуры окружающего воздуха в диапазоне температур (0…60)°С на ЛАЧХ фильтров нижних частот Чебышева, Баттерворта, Бесселя
с учетом температурной стабильности пассивных элементов схем.

12. Графики экспериментальных ЛАЧХ ФНЧ Баттерворта, Чебышева и Бесселя, инверсного ФНЧ Чебышева и эллиптического ФНЧ Чебышева.*

13. График экспериментальной переходной характеристики фильтра на частоте 0.1 f _с Баттерворта, Чебышева и Бесселя, инверсного ФНЧ Чебышева и эллиптического ФНЧ Чебышева.*

14. Выводы по результатам эксперимента для частотной и временной характеристик фильтров. Сравнение полученных теоретических и практических результатов.*

________________________________________________________

* – при наличии экспериментального стенда.

Контрольные вопросы

1. Что такое фильтр нижних частот, привести конкретные применения фильтров нижних частот.

2. Дать определение фильтра нижних частот Чебышева.

3. Дать определение фильтра нижних частот Баттерворта.

4. Дать определение фильтра нижних частот Бесселя.

5. Изложить основные требования, предъявляемые к ОУ, используемому в активных фильтрах.

6. Почему для частот ниже 0, 5 МГц используют активные фильтры?

7. Как по частоте среза оценить время переходного процесса?

8. Что происходит с переходным процессом при сужении переходной полосы фильтра нижних частот?

9. Что подразумевается под добротностью ФНЧ?

10. Что такое частота срезаw_с?

11. Что такое пульсации в полосе пропускания ФНЧ, как численно они выражаются?

12. Какие пульсации имеет ФНЧ Баттерворта в полосе пропускания?

13.Что такое коэффициент усиления фильтра нижних частот?

14. Что произойдет с характеристикой фильтра, если все конденсаторы увеличить, а все резисторы уменьшить в одинаковое число раз?

15. Какой функцией описывается фильтр Баттерворта?

16. Какой функцией описывается фильтр Чебышева?

17. Как произвести анализ схемы с учетом дрейфа пассивных компонентов?

18. Влияет ли на характеристики схемы разброс параметров ОУ и как он задается?

19. Как влияет на результирующую АЧХ ФНЧ скорость нарастания выходного напряжения ОУ?

20. Какие значения добротности можно реализовать в различных схемных реализациях ФНЧ?

21. Как производится регулировка схемы ФНЧ на основе биквадратного звена по частоте среза f _c?

22. Какими элементами схемы производится регулировка коэффициента усиления ФНЧ на основе биквадратного звена?

23. Как изменить добротность ФНЧ на основе биквадратного звена?

24. Приведите примеры АЧХ ФНЧ Чебышева различных порядков.

25. Какой вид АЧХ характерен для инверсного фильтра Чебышева?

26. Какой вид АЧХ характерен для эллиптического фильтра Чебышева?

27. Как производится регулировка частоты среза инверсного фильтра Чебышева на основе биквадратного звена по частоте среза f _c?

28. Как отрегулировать коэффициент усиления инверсного фильтра Чебышева на основе биквадратного звена?

29. Представить возможный вид ЛАЧХ звеньев ФНЧ 2-го порядка различных аппроксимаций (Баттерворта, Чебышева, Бесселя, инверсного Чебышева, эллиптического Чебышева).