Лаб раб. Лаб.раб.№15 Татаринцева. Лабораторная работа 15 по учебным дисциплинам Теоретические основы электротехники
 Скачать 0.76 Mb.
|
Кафедра инфокоммуникационных и профессиональных дисциплин ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15 по учебным дисциплинам «Теоретические основы электротехники» «Основы компьютерного анализа электрических цепей» Исследование аналоговых электрических фильтров Выполнил студент гр. БИН-20 _ Татаринцева Е.С. Принял доцент кафедры ИКиПД _ Тылес М.Г. _ _ _ 2021 г. г. Нижний Новгород 2021 г. Лабораторная работа № 15 Исследование аналоговых электрических фильтров Цель работы: изучение принципов классификации, построения и общих методов расчета полиномиальных реактивных фильтров аналоговых сигналов; исследование свойств фильтров Баттерворта и фильтров Чебышева (сравнение характеристик и основных показателей, влияние порядка фильтра); знакомство с фильтрами других типов (Бесселя, Кауэра и др.); исследование процесса фильтрации сигналов, проходящих через фильтр; освоение методики определения частотных характеристик фильтров посредством математического моделирования процессов в среде ПК Micro-CAP. Порядок выполнения работы Открываем ПК Micro-Cap 12. Появляется рабочее поле. В строке меню открываем раздел «Design» (рис.1) и выбираем вид проектируемого фильтра, например, «Passive Filters» . Появляется окно задания параметров фильтра (рис. 2), где в разделе «Type» предлагается фильтр нижних частот «Low Pass», в разделе «Response» (тип характеристики) – Баттерворта, в разделе «Specifications» указана граничная частота (частота среза) и порядок фильтра. Порядок такого фильтра определяет количество звеньев в фильтре (число реактивных элементов). В правом окошке «Poles and Zeros» указаны две одинаковые частоты, поскольку у ФНЧ одна граничная частота.  Рис. 1. Фрагмент меню ПК Micro-Cap  Рис. 2. Окно задания параметров фильтра  Но мы решаем проектировать Фильтр Нижних Частот и выбираем «Low-Pass», а также Чебышева в “Response”. Вид окна меняется (рис. 3). Устанавливаем значения Passband Ripple(R), Stopband Atten(A), Passband(Fc), Stopband(Fs). В правом окошке появляются рассчитанные программой частоты полюсов передаточной характеристики и величины коэффициентов. Окно задания параметров располагается на фоне рабочего поля, где изображена электрическая схема спроектированного фильтра. Но после нажатия кнопки «OK» окно задания параметров и эта схема пропадают с экрана монитора, и появляется окно, где фильтр представлен типовым четырехполюсником с двумя источниками импульсных сигналов, которые используются при анализе переходной и импульсной характеристик. Эти источники переключаются после двойного щелчка мыши по переключателю.  Рис. 3. Схема с фильтром в виде типового четырехполюсника Под изображением фильтра написано, что при проектировании использован прототип в виде идеального низкочастотного фильтра. Приведена аналитические выражения характеристик прототипа (LP).  Используем схему на рис. 3, проводим исследование переходной характеристики фильтра в режиме Transient Analysis (Alt+1) . Появляется окно задания режима анализа (рис. 4), где увеличиваем время анализа до 480 мкс.  Рис.4 Вид окна для анализа переходной характеристики. Используем схему на рис. 3, и проводим исследование частотной характеристики фильтра в режиме AC Analysis (Alt+2) . Появляется окно задания режима анализа (рис. 6), где щелчком мыши отмечаем вторую строчку снизу и добавляем такую же строчку. Намечаем в ней второй график и в столбце «Y» записываем «2*v(Out)». В нижней строчке той же колонки записано «DB(LP)», что означает построение графика по аналитическому выражению характеристики, приведенному на рис. 3. Вид окна «AC Analysis Limits» после исправлений показан на рис. 7. Частотная характеристика фильтра приведена на рис. 8.  Рис.5 Переходная характеристика фильтра  Рис.6 Вид окна “ AC Analysis Limits”  Рис.7 Вид окна “ AC Analysis Limits” после исправлений.  Рис. 8 Частотная характеристика Фильтра Нижних Частот Чебышева Курсор отмечает границу полосы пропускания ( 28 кГц) Сделав переключение источников в схеме на рис.3, анализируем импульсную характеристику, увеличив время анализа в окне «Transient Analysis Limits» Характеристика показана на рис. 9.  Рис.9 Импульсная характеристика фильтра  Рис.10 Электрическая схема фильтра нижних частот 4-го порядка |
