248.58 Kb.Название Дата12.03.2012Размер248.58 Kb.Тип Содержание ... Смотрите также: САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНАПРАВЛЕНИЕ «ПРИКЛАДНЫЕ МАТЕМАТИКА И ФИЗИКА»Описание лабораторной работыАКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫСанкт-Петербург 2008 г.Оглавление Введение 4 Свойства операционного усилителя 4 Моделирование операционного усилителя в MATLAB 10 Активные фильтры 14 Фильтр нижних частот 14 Фильтр верхних частот 19 Режекторный фильтр 22 Полосовой фильтр 26 Лабораторная установка и выполнение измерений 29 Задания 32 Литература 32 Введение Целью данной работы является изучение основных принципов действия активных фильтров, построенных на базе операционных усилителей. Подбором свойств цепи обратной связи можно реализовать фильтры различных типов: нижних и верхних частот, полосовые и режекторные. В процессе выполнения предыдущих лабораторных работ были изучены свойства фильтров, построенных на базе пассивных RC-элементов. В курсе лекций также было показано что, используя различные комбинации включения пассивных звеньев первого и второго порядков, можно, в принципе, реализовать практически любую амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристики, удовлетворяющие условиям физической осуществимости. Однако при этом следует иметь в виду следующие обстоятельства. Во-первых, при простом каскадном соединении RLC-звеньев коэффициент передачи цепи не будет равен произведению коэффициентов отдельных каскадов, так как входное сопротивление последующего звена будет служить нагрузкой для предыдущего. Если же желательно получить их произведение, то между ними необходимо включать разделительные каскады с большим входным и малым выходным сопротивлением. Во-вторых, в состав цепей, имеющих резкие экстремумы АЧХ, входят катушки индуктивности, технология изготовления которых не отвечает современным требованиям миниатюризации. Отмеченные трудности могут быть преодолены при использовании активных фильтров. В ходе выполнения работы студенту предлагается рассчитать различные фильтры, провести компьютерное моделирование, смонтировать электрическую цепь и провести экспериментальные измерения. В данном описании приведены только основные теоретические результаты и метод создания блока операционного усилителя в Simulink для проведения дальнейшего численного моделирования. Более подробную информацию можно найти в методическом пособии «Применение операционных усилителей для фильтрации, генерации и усиления сигналов. Моделирование в Simulink».^ Свойства операционного усилителя Операционный усилитель (ОУ) представляет собой усилительное устройство с большим коэффициентом усиления К0 (103 § 105), большим входным (до сотен МОм) и малым выходным (десятки Ом) сопротивлениями и широкой полосой пропускания, начинающейся от нуля и достигающей для ряда ОУ значения сотен мегагерц. На электрических схемах ОУ обычно изображается треугольником и имеет два входа (1 и 2 на Рис. 1) и один выход (5). ОУ выполняются в виде интегральных микросхем, в состав которых входят несколько десятков или сотен транзисторов. ^ Рис. 1. Изображение операционного усилителя. Очевидно, что для того чтобы на работу усилителя не влиял источник сигнала, его выходное сопротивление должно быть существенно меньше входного сопротивления усилителя. Следствием этого является то, что входной ток усилителя очень мал. Если считать, что выходное сопротивление источника задано, то нужно стремиться к увеличению входного сопротивления усилителя. В идеале . Чтобы на работу усилителя не влияла нагрузка, ее сопротивление должно быть много больше выходного сопротивления усилителя, т.е. выходное сопротивление усилителя должно быть мало: . Если подать гармоническое напряжение x+(t) на вход (+) ОУ при заземленном втором входе, то на выходе будет напряжение K0 x+(t). Этот вход называется неинвертирующим. При подаче напряжения x-(t) на вход ( ) на выходе получается напряжение -K0 x-(t). Этот вход называется инвертирующим. Следовательно, ОУ усиливает разность сигналов x+(t) и x-(t) на его входах. На Рис. 1 отмечены спектральные функции входных сигналов X+(iy), X-(iy) и выходного сигнала Yвых(iy). Учитывая, что коэффициент передачи операционного усилителя K0, можно записать: . (1) Поэтому такой усилитель называется дифференциальным. В идеальном случае, если оба входа имеют одина
Целью данной работы является изучение основных принципов действия активных фильтров, построенных на базе операционных усилителей
Целью данной работы является изучение основных принципов действия активных фильтров, построенных на базе операционных усилителей
Комментариев нет:
Отправить комментарий