Разделы сайта

Активный полосовой фильтр на операционном усилителе и его амплитудно-частотная характеристика

Электрическим фильтром называется четырехполюсник, устанавливаемый между источником питания и нагрузкой и служащий для беспрепятственного (с малым затуханием) пропускания токов одних частот и задержки (или пропускания с большим затуханием) токов других частот.

Диапазон частот, пропускаемых фильтром без затухания (с малым затуханием), называется полосой пропускания или полосой прозрачности; диапазон частот, пропускаемых с большим затуханием, называется полосой затухания или полосой задерживания.

В качестве пассивных фильтров обычно применяются четырехполюсники на основе катушек индуктивности и конденсаторов.

Различают также активные фильтры. Активными фильтрами называют частотно-избирательные электрические цепи, содержащие активные элементы. В настоящее время в качестве активных элементов широкое распространение нашли операционные усилители. Избирательные свойства таких фильтров в основном определяются выбором параметров пассивных элементов (R, C), а также схемами их подключения.

В связи с этим различают фильтры нижних частот, фильтры верхних частот, полосовые фильтры (а в последнее время и Т-образные фильтры) и режекторные (заграждающие). В данной курсовой работе мы будем рассматривать активный полосовой фильтр на операционном усилителе, назначение его основных элементов и амплитудно-частотную характеристику фильтра.

1. Обоснование состава элементов устройства и разработка принципиальной схемы

Необходимо произвести детальный электрический расчет активного фильтра на операционном усилителе. Эквивалентная схема такого фильтра представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Эквивалентная схема активного полосового фильтра на операционном усилителе

Таким образом, электрическая схема будет иметь вид, представленный на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2. - Электрическая схема активного фильтра на операционном усилителе.

Обоснование основных элементов:

С1 и R1 - R-C-цепочка, работающая как фильтр высоких частот; образует завал амплитудно-частотной характеристики в области нижних частот.

С2 и R2 - R-C-цепочка, работающая как фильтр нижних частот; образует завал амплитудно-частотной характеристики в области верхних частот. Наличие в схеме элементов С1, R1, а также С2, R2 позволяет осуществлять избирательность по определенной частоте, т. е. выделить необходимую полосу пропускания (что и является основной функцией полосового фильтра)

R3 - данное сопротивление минимизирует смещение. Его присутствие не является обязательным, однако стоит отметить, что для неинвертирующего усилителя сопротивления R1 и R3 делают равными для того, чтобы уменьшить изменения выходного сигнала, вызванные изменениями входных токов первого каскада усиления операционного усилителя

Ек1 и Ек2 - источники питания, создающие инвертирующий вход. Необходимость использования двух разнополярных источников - недостаток операционного усилителя. Использование инверсного входа в данном случае также является мерой борьбы с самовозбуждением (автогенерацией).- операционный усилитель, обеспечивает требуемый коэффициент усиления на средней частоте;

Входной сигнал в таких активных фильтрах всегда подается на инверсный вход операционного усилителя. В этом случае усилитель обладает высокой устойчивостью к самовозбуждению, прямой вход не используют из-за склонности такого усилителя к самовозбуждению.

Принципиальная схема устройства и расчет ее элементов

Необходимо произвести детальный электрический расчет активного фильтра на операционном усилителе. Принципиальная схема такого фильтра представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Принципиальная схема активного полосового фильтра на операционном усилителе

Для схемы активного полосового фильтра на операционном усилителе (рисунок 2.1) произведем расчет элементов.

Определим величину сопротивления резистора R1.

Сопротивление резистора R1 выбирается из условия минимального падения напряжения на нем при максимальном входном токе операционного усилителя:

Перейти на страницу: 1 2 3

Самое читаемое:

Активный фильтр нижних частот каскадного типа
Используя в качестве элемента схемы ОУ, можно синтезировать характеристику любого RLC-фильтра без применения катушек индуктивности. Такие безындукционные фильтры известны под названием «активные фильтра» благодаря включению в их схему активного элемента (усилителя). Активные фильтры можно использовать в качестве фильтров низких ...