Rc lc фильтра rc фильтра lc фильтра Выбор и расчет схемы фсс Приложение а список использований литературы

• Название: Rc lc фильтра rc фильтра lc фильтра Выбор и расчет схемы фсс Приложение а список использований литературы
• Дата: 14.07.2022
• Размер: 274.26 Kb.
• Имя файла: kursach_Avtosokhranenny_1.docx
• Тип: Реферат; #630716
• страница: 3 из 3

Описание Lc-фильтров

Фильтры более высокого качества реализуются на основе катушек индуктивности и конденсаторов. В LC-фильтр могут входить также и резисторы. Связь входной и выходной цепей большинства LC-фильтров соответственно с источником сигнала и с нагрузкой производится таким образом, чтобы значения их реактивных или полных сопротивлений были равны.

приведена схема и амплитудно-частотная характеристика типового Г - образного LC-фильтра нижних частот.



Схема и АЧХ Г - образного низкочастотного фильтра.

Расчет такого фильтра производится по следующим формулам:



Все LC-фильтры обладают тем преимуществом, что на переменном токе конденсаторы и катушки индуктивности работают взаимообратном, т.е. при увеличении частоты сигнала индуктивное сопротивление возрастает, а емкостное падает. Таким образом, в LC-фильтре нижних частот реактивное сопротивление параллельного элемента при увеличении частоты сигнала уменьшается и этот элемент шунтирует высокочастотные сигналы. На низких частотах реактивное сопротивление параллельного элемента достаточно высокое. Последовательный элемент обеспечивает прохождение низкочастотных сигналов, а для сигналов высоких частот его реактивное сопротивление велико.

Простой Г - образный фильтр не обеспечивает достаточную крутизну амплитудно-частотной характеристики. Для увеличения крутизны в основную Г-образную структуру вводят дополнительную катушку индуктивности, Такой фильтр называется Т-образным.

Т - образный НЧ LC-фильтр.

В Т - образном фильтре значение конденсатора С такое же, как и в исходной Г-образной структуре, и все ее расчетные формулы сохраняются. Суммарная индуктивность катушек L₁ и L₂ должна быть эквивалентна индуктивности единственной катушки исходной Г-образной структуры. Обычно требуемая общая индуктивность распределяется между двумя этими катушками поровну таким образом, чтобы каждая из катушек в Т - образном фильтре нижних частот имела индуктивность в два раза меньше, чем катушка в Г - образном фильтре.

Кр утизну амплитудно-частотной характеристики можно увеличить также путем введения в цепь дополнительного конденсатора. Такой фильтр называется П-образным

П-образный низкочастотный LC-фильтр.

В П - образном фильтре значение индуктивности L такое же, как и в исходной Г-образной структуре, тогда как суммарная емкость конденсаторов С₁ и С₂ должна быть эквивалентна емкости конденсатора исходной Г - образной структуры. Обычно требуемая общая емкость распределяется между двумя этими конденсаторами поровну таким образом, чтобы каждый из конденсаторов в П - образном фильтре имел емкость, равную половине емкости конденсатора в Г - образном фильтре.



приведена схема и амплитудно-частотная характеристика типового Г – образного LС-фильтра верхних частот.

Г-образного LC-фильтра.

Расчет Г - образного LС-фильтра верхних частот производится по следующим формулам:



В этом фильтре при увеличении частоты сопротивление последовательного элемента уменьшается. Он пропускает высокочастотные сигналы, а для сигналов низких частот его реактивное сопротивление велико. Параллельный элемент оказывает шунтирующее влияние на сигналы низких частот, а для высокочастотных сигналов его реактивное сопротивление велико.

Для увеличения крутизны амплитудно-частотной характеристики в Г - образную структуру можно ввести дополнительный конденсатор,



.

Т - образный высокочастотный LC-фильтр.

Такой фильтр имеет Т - образную структуру. В Т - образном фильтре значение индуктивности L не отличается от ее значения в исходной Г - образной структуре и все расчетные формулы остаются такими же. Суммарная емкость конденсаторов С₁ и С₂ должна быть эквивалентна емкости одиночного конденсатора исходной Г-образной структуры. Обычно эта требуемая общая емкость распределяется поровну между двумя конденсаторами так, что Т - образном фильтре верхних частот каждый конденсатор имеет емкость, равную удвоенному значению емкости в Г - образной структуре.

Крутизну амплитудно-частотной характеристики фильтра можно также повысить путем введения в схему дополнительной катушки индуктивности, , образуя П - образный фильтр.



П-образный высокочастотный LC-фильтр.

В П - образном LC-фильтре значение емкости конденсатора не изменяется, а суммарная индуктивность катушек L₁ и L₂ должна быть эквивалентна индуктивности одиночной катушки исходной Г-образной структуры. Обычно требуемая общая индуктивность распределяется поровну между двумя катушками так, что каждая из них имеет индуктивность, равную удвоенному значению индуктивности Г - образной структуры.

Работа полосно-заграждающего (режекторного) фильтра основана на различии зависимостей полных сопротивлений параллельной и последовательной резонансных цепей от частоты. Полное сопротивление параллельной LC-цепи на резонансной частоте максимально, тогда как у последовательной цепи оно минимально. Эти две LC-цепи, соединенные определенным образом , образуют Г - образный режекторный фильтр.



Г - образный режекторный LC-фильтр.

На центральной частоте требуемого диапазона полное сопротивление последовательной LC-цепи (она включена параллельно нагрузке) минимально, и она оказывает шунтирующее воздействие и ослабляет сигналы. Полное сопротивление параллельной LC-цепи (которая включена последовательно с нагрузкой) на центральной частоте требуемого диапазона максимально, и она препятствует прохождению сигналов.

Т-образные и П-образные полосно-пропускающие фильтры обладают более высокой крутизной амплитудно-частотной характеристики.

Расчет полосно-пропускающих LC-фильтров производится по следующим формулам:



В приемниках разных групп сложности, имеющих как средние, так и высокие качественные показатели, применяются многозвенные ФСС на LC-элементах.

Возможная схема ФСС



В этой схеме каждый контур фильтра с учетом элементов связи настроен на среднюю частоту полосы пропускания, т.е. на промежуточную частоту fпр .

Для получения качественно возможного коэффициента прямоугольности АЧХ используют фильтры с характеристиками Чебышева. Однако, с целью уменьшения всплесков АЧХ в полосе пропускания и уменьшения нелинейности ФЧХ используем ФСС с максимально гладкой АЧХ, т.е. с характеристикой Баттерворта [4]:

σ (α) = n ,

где

v - параметр, определяющий σп - неравномерность АЧХ на краях полосы пропускания;

n - число контуров ФСС.

α = Δf / П - обобщенная расстройка;

Δfск = 300 кГц [4], ППЧ чм = 150 кГц [7, c.24]

Тогда по (10): α = 2 ∙ 300 / 150 = 4

Допустимую неравномерность 14 дБ в диапазоне УКВ всего тракта по звуковому давлению диапазона воспроизводимых частот следует распределить таким образом, чтобы на тракт промежуточной частоты приходилась неравномерность АЧХ в полосе пропускания не более 6 дБ, поэтому возьмем σп = 3 дБ = 1,41 (разах). Неравномерность АЧХ на краях полосы пропускания равна [1]:

σп =   => v = σп 2 - 1= 1,412 -1=0,9881 ≈ 1,

Для приемников ЧМ расстройку соседнего канала принимаем равной Δfск = ±300 кГц. [4]

Переведем заданную селективность из дБ в разы: Seск = 33 дБ =1033/20 = 44,668

Необходимое число контуров, при неравномерности АЧХ в полосе σп = 3 дБ, при v =1 и α > 1, находим:

n≥ lgSeск /lgα = lg44,668 /lg4 = 2,74 ≈ 3

Выбираем 3 контура.

ПФ можно реализовать, если [3, c.213]:

 

fпр = 10,7∙106 Гц,



Конструктивное затухание:



Нормированные значения затуханий [3]:

 Выберем Д< 0.5 = 0,2

Тогда Д1 = А - (n - 1) ∙Д = 2 - (3 - 1) ∙ 0,2 = 1,6

где А=2, при n =3 [3, c.213].

Из рисунка 7.10 [3] определяем при Д=0,2 нормированные значения коэффициентов связи:

К12 =1,8; К23 =0,87; К34 =0,6; К45 0,48; К56 =0,35; К67 =0,88.

Абсолютные значения коэффициентов связи и затухания [3]:

ki, i+1 =Ki, i+1 *П / fпр , d1 =Д1 *П / fпр .



d1 =1,6  0,022

Задаваясь эквивалентной емкостью С1э = С2э = 500 пФ, находим С12 = k12 ∙ C1э

пФ, 

Тогда С1 = Сэ - С12

пФ

Эквивалентное затухание контура:

ρ = 1/ (ωпр * Сэ ) = 1/ (2 ∙ π ∙ 10,7 ∙ 500 ∙ 10-6 ) = 29,749 Ом,

тогда при 

Резонансный коэффициент включения равен [3]:

 

1.5 Выбор средств обеспечения усиления линейного тракта приемника

В линейном тракте приемника ЧМ требуется обеспечить необходимое усиление полезного сигнала.

В приемнике ЧМ сигналов при применении отдельного диодного амплитудного детектора амплитуда сигнала, подводимого ко входу детектора имеет величину порядка 0,2 - 0,4 В, т.е. Uвх. д =0,3 В.

Амплитуда сигнала на входе приемника при задании чувствительности по напряженности поля Е в точке приема определяется соотношением [4]:

Uвх. пр-ка =Е∙hд ∙ ,

где hд - действующая высота (длина) приемной антенны, для штыревых антенн диапазона УКВ можно принять значение hд ≈ 0,1÷0,2 м, hд = 0,15 м.

Uвх. пр-ка =3 * 10-6 ∙√2= 4,24 мкВ.

При этом требуемый коэффициент усиления рассчитываем по формуле:

Котр = Uвх. д / Uвх. пр-ка = 0,3∙ 106 /4,24 = 70,71 ∙103 

Проверим, достигается ли в линейном тракте приемника требуемое усиление принимаемого сигнала. Для этого рассчитаем общий коэффициент усиления линейного тракта как произведение коэффициентов усиления его отдельных каскадов [4], т.е.

Ко = КВЦ * КУРЧ * КПЧ * КФСС * КУПЧ ,

Обычно Квц = 0,5-0,7

КУРЧ =3-10

КПЧ = 1

КФСС =0,5-0,7

КУПЧ = 103 - 105

Ко = 0,5 ∙ 4 ∙ 1 ∙ 0,5 ∙ 105 = 105

Надо выполнить условие: Ко > Котр ., т.е.105 > 7 ∙ 104 выполняется.

Приложение А



Список литературы

1. Кононович Л.М. Стереофоническое вешание.- М.: Связь, 2010г.

2. И.В. Иоваченко и др. Интегральные схемы для бытовой радиоаппаратуры. Справочник,- М.:Радио и связь, 2005г.

3. Справочник по учебному проектированию приемо-усилительных устройств. Под.ред Белкина- К.: Высшая школа, 1988

4. В.И. Галкин и др. Полупроводниковые приборы: транзисторы широкого применения. Справочник. - Минск, 2005.

5. В.Н. Павлов, В.Н. Ногин. Схемотехника аналоговых электронных устройств.- М:Радио и связь, 1997

6. Н.В. Бобров. Расчет радиоприемников.- М.:Радио и связь, 1981г

7. А.И.Аксенов. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. Конденсаторы. Резисторы. Справочник. -М.: Радио и связь, 1995

8. Расчет надежности. Методическое пособие. ПК 8, 2014 г.

9. Выбор и обоснование конструкции с учетом технологичности. Описание конструкции. Методическое пособие ПК 8, 2014 г.

10. Расчет печатной платы. Методическое пособие. ПК 8, 2014 г.

11. Пособие по технологической части дипломного проекта. ПК 8, 2014 г.

12. ОСТ4ГО.050.012 «Научная организация труда. Нормативы времени (элементные). Нормирование монтажных работ»

13. ГОСТ 12. 1008-76 «Научная организация труда. Оборудование промышленных предприятий»

14. Марков Ю.А. Устройства приёма и обработки сигналов. Проектирование. Учебное пособие. Юрайт, 2017г., 126стр.

15. Раманюк В.П. Основы радиосвязи. Учебник, изд. Юрайт, 2015г., 288стр.

16. Сомов А.М. Распространение радиоволн. Изд. Горячая линия – Телеком. 2014г., 456стр. Гриф УМО.

17. Головин О.В. Радиоприёмные устройства. Изд. Горячая линия – Телеком, издание 2-е, исправленное и дополненное, 2014г., 111стр.

18. Фриск В.В., Логвинов В.В. Основы теории цепей. Основы схемотехники. Радиоприёмные устройства. Изд. Солон – Пресс, издание 2-е, исправленное и дополненное, 2015г., 247стр.