Вывод передаточных функций фильтровых звеньев по структуре рауха

В данной курсовой работы нужно спроектировать полосовой фильтр десятого порядка, используя структуру Рауха.

С целью вывода передаточной функции полосового фильтра по структуре Рауха рассмотрим фильтры второго порядка, которые будут соединены каскадно:

Рисунок 4.1 - Структурная схема фильтра десятого порядка

Построим принципиальную схему полосового фильтра десятого порядка на операционном усилителе. Полосовой фильтр пропускает составляющие сигнала с частотами, лежащими между левой и правой частотой среза, а остальные задерживает, исходя из этого присутствие разделительных конденсаторов в ветвях схемы необходимо. Чтобы определить в какой именно ветви они должны стоять, сначала во все ветви поставим проводимости.

Рис.4.2 Функциональная схема структуры Рауха второго порядка

Найдём передаточную функцию каждого каскада.

(4.1)

Применим законы Кирхгофа:

(4.2)

(4.3)

(4.4)

(4.5)

(4.6)

(4.7)

(4.8)

(4.9)

Ток i4 протекает через проводимость Y4 и втекает в ветвь с проводимостью Y5 без потерь. Подставим (4.6), (4.7), (4.8) в (4.2), а затем получившееся выражение подставим в (4.5):

(4.10)

Подставим (4.4) в (4.10) и преобразуем, чтобы получить окончательное выражение для передаточной функции:

(4.11)

(4.12)

Общая же формула передаточной характеристики полосового фильтра имеет вид:

(4.13)

Анализируя выражения передаточной характеристики фильтра, определим типы проводимостей для обеспечения требуемой степени p. Так, сделаем вывод о том, что проводимости Y1, Y2 и Y5 должны конденсаторы, а проводимости Y3 и Y4 - резисторы:

, , , , (4.14)

Подставив (4.14) в (4.12) и преобразовав к виду (4.13), получим:

(4.15)

Таким образом получают систему уравнений для расчета номиналов схемы:

(4.16)

С учётом (4.14) построим принципиальную схему фильтра.

Рисунок 4.3 - Полосовое фильтровое звено второго порядка по структуре Рауха с емкостным делителем напряжения.

Данное функциональное звено представляет собой активный фильтр второго порядка, построенный на основе операционного усилителя.

Т.к. в данной работе рассчитывается фильтр десятого порядка, то нужно будет соединить пять звеньев второго порядка.

Читайте также

Разработка лабораторного стенда Измерение опасных акустических сигналов
Для человека слух является вторым по информативности после зрения. Поэтому одним из довольно распространенных каналов утечки информации является акустический канал. В акустическом канал ...

Проектирование систем автоматизации электрических железных дорог
Последнее десятилетие характеризуется существенным совершенствованием систем телемеханики и расширением областей их применения. Это обусловлено новейшими достижениями микроэлектроники и ...

Проект устройства со световыми эффектами на основе микроконтроллера ATtiny12 семейства AVR фирмы Atmel
Популярность микроконтроллеров ATtiny постоянно увеличивается. Не последнюю роль в этом играет соотношение показателей «цена/ быстродействие/ энергопотребление», являющееся одним из ...