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	15
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).

Частота среза RC-фильтра Г-структуры определяется по формуле:

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

Для Т-структуры:

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:

Схема электрическая принципиальная ФНЧ RC-типа Т-структуры
(см. приложении Б).

4 Вывод

Относительная погрешность частоты среза фильтра при замене не превышает 5%, отсюда следует, что полученная частота среза равна расчетной.

Список использованных источников

Коротченко Ю.И. Частотные фильтры электрических сигналов: пассивные фильтры. Практическое руководство по выполнению расчетно-графической работы. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005.- 21 с.

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.

ГОСТ 2.702-75 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем. – Взамен ГОСТ 2.702-69. Введен 01.07.1977. – М.: Издательство стандартов, 1985. – 31 с.

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.

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