Проектирование фильтра нижних частот. - Разработка аналого-цифрового преобразователя
При проектировании аналого-цифрового преобразователя следует учесть тот факт, что, в соответствии с теоремой Котельникова, спектр полезного сигнала должен располагаться в диапазоне от 0 до, несоблюдение этого условия вызовет эффект наложения спектров. Это значит, что если какая-либо из гармонических составляющих сигнала будет превышать, то ее уровень будет накладываться на составляющую спектра с частотой, где - частота рассматриваемой гармонической составляющей спектра сигнала.
Для устранения описанного выше эффекта наложения в схему включен фильтр нижних частот. Любой фильтр не может полностью отрезать частоты, он может их лишь с определенной степенью подавить. Это значит, что частоты, превышающие будут присутствовать в спектре, но их амплитуда будет подавленной, по сравнению с полосой пропускания фильтра.
В соответствии с техническим заданием, погрешность разрабатываемого устройства не должна превышать 0,05%. Таким образом, примем за основу тот факт, что эффект наложения спектров не должен вносить погрешность, превышающую 0,05%. Выбор крутизны фильтра можно пояснить рисунком 4.2.1.
Рисунок 4.2.1 Наложение спектров при использовании ФНЧ.
Крутизну фильтра можно определить из следующей формулы:
, где
W(f) - уровень сигнала на определенной частоте,
FD - частота дискретизации
FС - частота среза фильтра
Следовательно, будет достаточно использование в схеме фильтра пятого порядка, имеющего крутизну -100 Дб/дек.
В качестве ФНЧ используются два каскада фильтров второго порядка и один каскад первого порядка. В схеме используется фильтр Батерворта поскольку он имеет максимально плоскую АЧХ в полосе пропускания. Фильтр спроектирован по схеме Салена Ки.
Один каскад фильтра представлен на рисунке 4.2.2.
Рисунок 4.2.2 Каскад фильтра низких частот второго порядка.
Расчет фильтра выполнен по методике, описанной в [2].
Каскад фильтра первого порядка приведен на рисунке 4.2.3.
Рисунок 4.2.3 Каскад фильтра низких частот первого порядка.
Для того, чтобы выходное напряжение ФНЧ не было инвертированным по отношению к входному сигналу АЦП, фильтр 1-го порядка построен по не инвертирующей схеме включения операционного усилителя.
Передаточная функция фильтра 1-го порядка имеет вид:
, где
T - постоянная времени фильтра 1-го порядка
P - оператор Лапласа.
Пусть С14=1нФ, тогда
КОм
Поскольку не инвертирующая схема операционного усилителя в данном включении не может обеспечить единичный коэффициент преобразования, назначим фильтру коэффициент, равный двум. Это приведет к тому, что диапазон выходных напряжений фильтра будет в 2 раза больше диапазона входных напряжений, и составит ±5,12В. Из этого следует, что
R28=R7=1.15 КОм
Функция преобразования ФНЧ выглядит следующим образом:
Из этого выражения можно вычислить, что на частоте fD-fC уровень сигнала составит 0,0095%
Типы и номиналы пассивных элементов ФНЧ приведены в таблице 4.2.1.
Таблица 4.2.1.
Типы и номиналы пассивных элементов ФНЧ.
Обозначение |
Тип |
R9, R12 |
C2-13 - 0.125 - 909Ом ±0,1% |
R11, R13 |
C2-13 - 0.125 - 5,49КОм ±0,1% |
C8, C9 |
К10-43 - 50В - 750пФ ±1% |
C10, C11 |
К10-43 - 50В - 360пФ ±1% |
R27, R28 |
C2-13 - 0.125 - 1.15KОм ±0,1% |
С14 |
К10-43 - 50В - 1000пФ ±1% |
Похожие статьи
-
Устройство сравнения предназначено для определения знака входного сигнала, а также для сравнения сигнала с УВХ с сигналом, снимаемым с ЦАП, и выдачи...
-
Структурная схема разрабатываемого устройства представлена на рисунке 3.1. Рисунок 3.1. Структурная схема устройства. 1 - Входной буферный каскад 2 -...
-
1. Рассчитаем амплитудный и фазовый спектры последовательности прямоугольных импульсов на входе фильтра. Пусть на вход данного ФНЧ подается напряжение,...
-
Расчет частоты дискретизации. - Разработка аналого-цифрового преобразователя
Частота дискретизации является одной из основных характеристик АЦП. Частоту дискретизации fД можно определить двумя способами: 1) При проведении...
-
В данной схеме используется импортный аналог регистра последовательных приближений К155ИР17 - микросхему фирмы AMD - АМ2504, которая работает на частоте...
-
Проектирование схемы тактирования АЦП. - Разработка аналого-цифрового преобразователя
Схема тактирования предназначена для подачи тактовых импульсов, а также для подачи стартового импульса на регистр последовательных приближений. Схема...
-
Расчет частотных характеристик фильтра на ЭВМ - Проектирование фильтров нижних частот
Как было отмечено выше, наиболее полной проверкой правильности расчета спроектированного фильтра является расчет частотных зависимостей и по передаточной...
-
Проектирование УВХ. - Разработка аналого-цифрового преобразователя
При обработке аналоговых сигналов, изменяющихся с частотой, соизмеримой или большей, чем скорость работы АЦП, из аналогового сигнала приходится делать...
-
Проектирование ПСЗ. - Разработка аналого-цифрового преобразователя
Преобразователь среднего значение имеет своей целью обеспечить на выходе напряжение, постоянная составляющая которого пропорциональна среднему значению...
-
Расчет погрешностей схемы. - Разработка аналого-цифрового преобразователя
Погрешности данной схемы можно разделить на аддитивные и мультипликативные. Рассмотрим в отдельности погрешности каждого узла схемы. 1. Входной буферный...
-
Для перехода от нормированной схемы к денормированной схеме с заданными нагрузочными сопротивлениями и граничной частотой для ФНЧ осуществляется...
-
Введение - Проектирование фильтров нижних частот
Лестничный реактивный фильтр нижняя частота В современных системах связи широко применяются электрические фильтры: LC-фильтры, активные RC - фильтры,...
-
Выводы о проделанной работе - Проектирование фильтров нижних частот
В данной курсовой работе мы рассчитали ФНЧ по рабочим параметрам. Метод синтеза по рабочим параметрам позволил получить электрический фильтр с меньшим...
-
Для вычисления переходной характеристики используем обратное преобразование Лапласа: , Получим выражение для переходной характеристики: Построим график...
-
При расчете любого типа фильтра вычисляют нормированные частотные характеристики ФНЧ-прототипа, а затем, используя преобразование частоты, конструируют...
-
На данном этапе по найденной ранее функции необходимо получить схему ФНЧ. Существует несколько способов реализации электрических фильтров: по...
-
Чтобы упростить задачу синтеза фильтра перейдем к нормированным частотам. Нормирование производим относительно граничной частоты полосы пропускания Гц....
-
Очень часто в радиотехнике требуется из сложной смеси полезных и нежелательных сигналов выделить и пропустить требуемый сигнал. Именно эта необходимость...
-
Передаточная функция n-го порядка Так называемая задача аппроксимации представляет собой одну из наиболее существенных проблем при проектировании...
-
Электрический расчет Высшие гармоники тока или напряжения, образованные в результате работы транзисторов в нелинейном режиме, должны быть ослаблены в...
-
Для реализации УНЧ выбираем микросхему КР538УН3 - одноканальный сверхмалошумящий усилитель низкой частоты. Ее параметры: UПит - 57.5(В) UM. вых. max. -...
-
Расчет выходного частотного фильтра - Основы проектирования приборов и систем
В качестве выходного фильтра целесообразно применить фильтр нижних частот (ФНЧ) с плоской АЧХ (фильтр Баттерворта), имеющий максимальный коэффициент...
-
Заключение, Список литературы - Разработка аналого-цифрового преобразователя
В результате проведенной работы был разработан аналого-цифровой преобразователь поразрядного уравновешивания с устройством выборки-хранения,...
-
Расчет числа разрядов АЦП. В результате равномерного квантования мгновенное значение непрерывной величины х представляют в виде конечного числа m...
-
АЦП поразрядного уравновешивания. - Разработка аналого-цифрового преобразователя
Преобразователь этого типа, называемый в литературе также АЦП с Поразрядным уравновешиванием , является наиболее распространенным вариантом...
-
Схема транзисторного усилителя низкой частоты Упрощенная схема каскада, выполненного на биполярном транзисторе типа р-n-р, включенного по схеме ОЭ,...
-
Определим граничную частоту усиления ФПУ. Коэффициент усиления К цепи, как функцию передачи информации линейной цепи, представить в операторной форме...
-
Основные схемы включения операционных усилителей - Разработка дифференциального усилителя
Рассмотрим некоторые виды ОУ наиболее часто встречающиеся в линейных схемах. Линейность схемы определяется зависимостью входного и выходного сигнала т....
-
Для налаштування антени булоб добре знати потужність сигналу на виході конвертора. Це можливо зробити знаючи ЕІВП супутника (карти зон покриття тим чи...
-
Понятие об активных фильтрах - Дифференциальные усилительные каскады
Фильтр - электронное устройство, которое пропускает определенный диапазон частот. Широко используется в технике. АЧХ в фильтрах выглядят таким образом:...
-
Выбор схемы УМ Схема усилителя для стационарной аппаратуры 1-ой и высшей групп сложности представлена на рис. 2.1. В такой аппаратуре допустимо...
-
Анализ технического задания В задании на схемотехническое проектирование усилителей сигналов звуковой частоты используются следующие параметры: 1....
-
Расчет и выбор элементов задатчика интенсивности Предполагаемая принципиальная электрическая схема задатчика интенсивности изображена на рис.5.1. Рис....
-
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) -- устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал (ток, напряжение или...
-
Усилители звуковой частоты предназначены для усиления непрерывных периодических сигналов, частотный спектр которых лежит в пределах от десятков герц до...
-
РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ - Разработка полосового фильтра 4 порядка
Целью данного раздела является подтверждение правильности разработанной схемы полосового фильтра 4 порядка. Для этого проведем моделирование базовой...
-
Большинство современного подвижного состава оборудовано системами регулирования с помощью реостатов. Во время разгона на каждый пуск расходуется энергия...
-
Преобразователь частоты состоит из смесителя, к которому подводится сигнал, и гетеродина, напряжение которого периодически изменяет параметры смесителя....
-
Вероятность безотказной работы: TСр - среднее время безотказной работы. S - интенсивность отказов. Если изделие содержит n-типов элементов, последний из...
-
Разработка функциональной схемы опорного пункта (ОП) Оборудование выполнено в виде стоек, устанавливаемых в пунктах волоконно-оптической линии передачи:...
Проектирование фильтра нижних частот. - Разработка аналого-цифрового преобразователя