работа по дисциплине «Схемотехника эвм» Московский государственный институт электроники и математики (технический университет) по дисциплине «Схемотехника ЭВМ» на тему «Активный фильтр верхних частот на операционном усилителе» Подготовил: студент группы С-64 Шаповалов И. В. Проверил: преподаватель каф. ИКТ Сафонов С.Н. Москва – 2008 Аннотация В данной курсовой работе разработан активный фильтр верхних частот на операционном усилителе с учетом заданных параметров. Разработана функциональная и принципиальная схемы, выбрана элементная база, выполнен расчет. Содержание: Аннотация. 3 Задание на курсовую работу. 4 1. Анализ технического задания. 5 2. Разработка функциональной схемы и принцип действия. 6 2.1. Назначение. 6 2.2. Состав. 6 3. Разработка принципиальной схемы.. 7 3.1. Выбор элементной базы.. 7 3.2. Расчет параметров схемы.. 7 Список используемой литературы...........................................................9 Приложения: Функциональная схема………………………………………………………10 Принципиальная схема…………………………………..…………………..11 Задание на курсовую работу Наименование разрабатываемого устройства Активный фильтр верхних частот на операционном усилителе. Параметры устройства: Частота среза, кГц 0,5 Крутизна ската АЧХ, Дб/окт 18 Коэффициент передачи в полосе пропускания 2 Неравномерность АЧХ в полосе пропускания, дБ не более 6 Сопротивление нагрузки, Ом 600 1. Анализ технического задания Исходя из крутизны ската АЧХ делаем вывод, что нам дан фильтр третьего порядка. Рассмотрим фильтр Баттерворта верхних частот третьего порядка. Фильтр Баттерво́рта — один из типов электронных фильтров. Фильтры этого класса отличаются от других методом проектирования. Фильтр Баттерворта проектируется так, чтобы его амплитудная частотная характеристика была максимально гладкой на частотах полосы пропускания. [3] Подобные фильтры были впервые описаны британским инженером Стефаном Баттервортом в статье «О теории фильтрующих усилителей» (англ. On the Theory of Filter Amplifiers), в журнале Wireless Engineer в 1930 году. [3] Частотная характеристика фильтра Баттерворта в пределах полосы пропускания весьма близка к равномерной, и ее называют максимально плоской. Наклон переходного участка характеристики фильтра Баттерворта равен 6 дБ/октава на полюс. Таким образом, фильтр Баттерворта восьмого порядка будет иметь наклон переходного участка характеристики, равный 48дБ/октава. [1] Фильтр Баттерворта — единственный из фильтров, сохраняющий форму АЧХ для более высоких порядков (за исключением более крутого спада характеристики на полосе подавления) тогда как многие другие разновидности фильтров (фильтр Бесселя, фильтр Чебышева, эллиптический фильтр) имеют различные формы АЧХ при различных порядках. [1] Используется фильтр Баттерворта в тех случаях, когда желательно иметь одинаковый коэффициент усиления для всех частот в полосе пропускания. На рисунке 8.2,б показана частотная характеристика фильтра Баттерворта верхних частот. [1] 2. Разработка функциональной схемы и принцип действия 2.1. Назначение В курсовой работе спроектирован фильтр верхних частот, который отсекает все частоты, начиная от нулевой и до частоты fср , и пропускает все частоты, начиная с fср и до верхнего частотного предела схемы (в идеале бесконечного) Частотная характеристика фильтра верхних частот показана на рис. 8.1, б. [2] 2.2. Состав Устройство состоит из фильтров Баттерворта первого и второго порядка, соединенных каскадно. 3. Разработка принципиальной схемы 3.1. Выбор элементной базы Особых требований к надежности, точности и быстродействию схемы не предъявляется, поэтому единственным критерием подбора элементов является обеспечение заданных параметров работы устройства. В соответствии с этим была выбрана следующая элементная база: - ОУ; - конденсаторы; - резисторы; 3.2. Расчет параметров схемы Для нахождения компонентов схемы нужно: 1.Выбрать тип фильтра и величину f3дБ . Для выбранного типа фильтра найти по табл. 13.6 величину отношения f3дБ /fср . Если это отношение не равно единице, найти fср по формуле: fср = f3дБ .(отношение). 2.Положив R=R1 =R2 , выбрать величину С и найти R из соотношения fср =1/2πRC. 3.По формуле, K∞ = RB /RA +1 найдём RB [1] Расчёт: 1) Фильтр Баттерворта первого порядка, f3дБ /fср =1,000 => fср =f3дБ =500Гц Положим R=R1 =R2 , С=47нФ fср =1/2πRC => R=1/2π fср C=6,78кОм= R1 =R2 Используем номинал 6,49 кОм ± 2% 2) Фильтр Баттерворта второго порядка, f3дБ /fср =1,272 => fср =f3дБ *1,272=636Гц Положим R=R3 =R4 , С=47нФ R=1/2π fср C=5,33кОм= R3 =R4 Используем номинал 5,11 кОм ± 2% K∞ = RB /RA +1, RA =600 Ом, K∞ =2 => RB =600 Ом Список используемой литературы 1. Л. Фолкенберри «Применения операционных усилителей и линейных ИС» Москва, «МИР», 1985, 574 с. 2. У. Титце, К. Шенк «Полупроводниковая схемотехника», Москва, «МИР», 1982, 512 с. 3. Свободная энциклопедии Википедия (http://ru.wikipedia.org) Функциональная схема 10 Принципиальная схема 1 1