408

Схема модификации резонаторного фильтра для использования в полосовых структурно-перекрытых реализациях фильтров

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Коэффициенты передачи в выходные узлы можно вычислить методом графов, так как данная схема довольно проста. Формула Мейсона представляет собой отношение произведения коэффициентов передачи ветвей. Для вычисления γ12 выделим в отдельную схему элементы и связи между ними.

Русский

2013-01-06

178.5 KB

10 чел.

Задание на курсовой проект

  1.  Определить назначение схемы.
  2.  Выполнить расчет схемы (найти передаточную функцию, дискриминационную характеристику, коэффициент передачи, частоту генерации и т. д. – в зависимости от схемы).
  3.  Показать полученные формулы руководителю КП. Получить от него исходные параметры для расчета элементов схемы.
  4.  Выполнить расчет номиналов элементов, сделать выбор типов элементов (с обоснованием) и выполнить моделирование схемы (получить АЧХ, ФЧХ, переходную характеристику или дискриминационную характеристику и т.д. – в зависимости от схемы).
  5.  Оформить и сдать курсовой проект.

  1.  Определение назначения схемы

  Схема модификации резонаторного фильтра для использования в полосовых структурно-перекрытых реализациях фильтров

  1.  Вычисление коэффициента передачи схемы:

В данной схеме узел «1» - входной (в данной схеме имеется 2 входа) , узлы «1», «2»,  «3» - выходные, причем Uвых1, Uвых2  - инвертирующий и неинвертирующий выходы с одинаковым по модулю коэффициентом передачи. Коэффициенты передачи в выходные узлы можно вычислить методом графов, так как данная схема довольно проста. Для этого построим граф схемы:

Данная топология является довольно простой, так как имеет всего 4 ветви. Формула Мейсона представляет собой отношение произведения коэффициентов передачи ветвей, составляющих прямой путь от входа к выходу к разности единицы и произведения коэффициентов передачи ветвей, составляющих замкнутый контур.

Коэффициент передачи из первого узла во второй:

Коэффициент передачи из первого узла в третий:

Коэффициент передачи из первого узла в четвертый:

  1.  Вычисление γ12. Для вычисления γ12 выделим в отдельную схему элементы и связи между ними, которые участвуют в передаче сигнала от первого узла ко второму.

В данной схеме входным узлом является узел «1», а выходным – узел «3». Полученная схема довольно распространена и её коэффициент передачи довольно легко вычисляется, если применить метод графов. Граф данной схемы имеет следующий вид:

Для вычисления коэффициента передачи из первого узла во второй в полученной схеме, представим часть схемы, участвующую в передаче сигнала из первого узла во второй в виде эквивалентного четырехполюсника:

Отсюда, применяя эквивалентные преобразования и законы Кирхгофа, получим коэффициент передачи сигнала из 1-го узла во 2-ой:

 

Коэффициент передачи из второго узла в третий есть коэффициент усиления операционного усилителя А1 по инвертирующему входу:

Для вычисления коэффициента передачи из третьего узла во второй в полученной схеме, представим часть схемы, участвующую в передаче сигнала из третьего узла в второй в виде эквивалентного четырехполюсника:

Отсюда, применяя эквивалентные преобразования и законы Кирхгофа, получим коэффициент передачи сигнала из 3-го узла во 2-ой:

Теперь находим коэффициент передачи из первого узла во второй общей схемы:

b) Вычисление γ23. Для вычисления γ23 выделим в отдельную схему элементы и связи между ними, которые участвуют в передаче сигнала от второго узла к третьему.

В данной схеме входным узлом является узел «1», а выходным – узел «3». Полученная схема довольно распространена и её коэффициент передачи довольно легко вычисляется, если применить метод графов. Граф данной схемы имеет следующий вид:

Для вычисления коэффициента передачи из первого узла во второй в полученной схеме, представим часть схемы, участвующую в передаче сигнала из первого узла во второй в виде эквивалентного четырехполюсника:

Отсюда, применяя эквивалентные преобразования и законы Кирхгофа, получим коэффициент передачи сигнала из 1-го узла во 2-ой:

Коэффициент передачи из второго узла в третий есть коэффициент усиления операционного усилителя А1 по инвертирующему входу:

Для вычисления коэффициента передачи из третьего узла во второй в полученной схеме, представим часть схемы, участвующую в передаче сигнала из третьего узла в второй в виде эквивалентного четырехполюсника:

Отсюда, применяя эквивалентные преобразования и законы Кирхгофа, получим коэффициент передачи сигнала из 3-го узла во 2-ой:

Теперь находим коэффициент передачи из второго  узла во третий общей схемы:

с) Вычисление γ34. Для вычисления γ34 выделим в отдельную схему элементы и связи между ними, которые участвуют в передаче сигнала от третьего узла к четвертому.

В данной схеме входным узлом является узел «1», а выходным – узел «3». Полученная схема довольно распространена и её коэффициент передачи довольно легко вычисляется, если применить метод графов. Граф данной схемы имеет следующий вид:

Для вычисления коэффициента передачи из первого узла во второй в полученной схеме, представим часть схемы, участвующую в передаче сигнала из первого узла во второй в виде эквивалентного четырехполюсника:

Отсюда, применяя эквивалентные преобразования и законы Кирхгофа, получим коэффициент передачи сигнала из 1-го узла во 2-ой:

 

Коэффициент передачи из второго узла в третий есть коэффициент усиления операционного усилителя А3 по инвертирующему входу:

Для вычисления коэффициента передачи из третьего узла во второй в полученной схеме, представим часть схемы, участвующую в передаче сигнала из третьего узла в второй в виде эквивалентного четырехполюсника:

Отсюда, применяя эквивалентные преобразования и законы Кирхгофа, получим коэффициент передачи сигнала из 3-го узла во 2-ой:

Теперь находим коэффициент передачи из третьего узла в четвертый общей схемы:

  1.  Вычисление γ42. Для вычисления γ42 выделим в отдельную схему элементы и связи между ними, которые участвуют в передаче сигнала от четвертого узла ко второму.

В данной схеме входным узлом является узел «1», а выходным – узел «3». Полученная схема довольно распространена и её коэффициент передачи довольно легко вычисляется, если применить метод графов. Граф данной схемы имеет следующий вид:

Для вычисления коэффициента передачи из первого узла во второй в полученной схеме, представим часть схемы, участвующую в передаче сигнала из первого узла во второй в виде эквивалентного четырехполюсника:

Отсюда, применяя эквивалентные преобразования и законы Кирхгофа, получим коэффициент передачи сигнала из 1-го узла во 2-ой:

 

Коэффициент передачи из второго узла в третий есть коэффициент усиления операционного усилителя А2 по инвертирующему входу:

Для вычисления коэффициента передачи из третьего узла во второй в полученной схеме, представим часть схемы, участвующую в передаче сигнала из третьего узла в второй в виде эквивалентного четырехполюсника:

Отсюда, применяя эквивалентные преобразования и законы Кирхгофа, получим коэффициент передачи сигнала из 3-го узла во 2-ой:

Теперь находим коэффициент передачи из четвертого узла во второй общей схемы:

Подставим найденные коэффициенты передачи ветвей графа общей схемы в полученную ранее формулу Мейсона.

Коэффициент передачи схемы из первого узла во второй:

Коэффициент передачи схемы из первого узла в третий:

Коэффициент передачи схемы из первого узла в четвертый:

  1.   Моделирование схемы

Выразим небоходимые данные из знаменателя передаточной функции:

Начальные условия:

Для моделирования схемы фильтра  нам даны следующие условия:

Принимаем R =R4= 10 кОм, тогда R1=10кОм.

Выбираем операционный усилитель OP_27, так как он обладает большим входным и небольшим выходным сопротивлением.

Принципиальная схема модификации резонаторного фильтра , собранная в среде моделирования электронных схем MicroCap 8:

Амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики фильтра строятся в программной среде MicroCap 8 в режиме AC Analysis (при третьем уровне приближения модели операционного усилителя к реальной реализации).

В результате моделирования мы получили следующие характеристики:

а) для первого выхода:

б)для второго выхода:

в)для третьего выхода:

Вывод: в результате выполнения данного курсового проекта познакомился с модификацией резонаторного полосового фильтра для использования в полосовых структурно-перекрытых реализаций полосовых фильтров. Также в ходе выполнения курсового проекта получил навыки расчета сложных электронных схем методом графов. Также был произведен выбор номиналов элементов по заданным условиям. Закрепил навыки сбора схем в программной среде MicroCap 8. При моделировании схемы я убедился, что она настроена на центральную частоту 12.5 кГц. Также по АЧХ и ФЧХ видно, что первый и второй выходы имеют одинаковые по модулю коэффициенты усиления, но находятся в противофазе, так один из них инвертирующий, а другой – неивертирующий.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7725. Створення комфортних умов праці на виробництві 163.99 KB
  Створення комфортних умов праці на виробництві Програмна анотація Нормалізація параметрів виробничого середовища. Методи і засоби контролю повітряного середовища. Освітлення. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ Параметри виробничого середовища Метеоро...
7726. Організація протипожежного захисту, протипожежна профілактика 219.1 KB
  Організація протипожежного захисту, протипожежна профілактика Програмна анотація Пожежі та причини їх виникнення. Організація протипожежного захисту на виробництві. Засоби пожежогасіння. Пожежний зв’язок та сигналізація. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ П...
7727. Кримінологічна безпека 120.19 KB
  Кримінологічна безпека Програмна анотація Джерела кримінологічних загроз об’єкта економіки. Система забезпечення кримінологічної безпеки об’єкта економіки. Заходи особистої кримінологічної безпеки. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ Кримінологічна...
7728. Надзвичайні ситуації мирного часу 85.46 KB
  Надзвичайні ситуації мирного часу Програмна анотація Класифікація надзвичайних ситуацій. Причини виникнення надзвичайних ситуацій. Природні надзвичайні ситуації. Надзвичайні ситуації антропогенного характеру. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ Надзви...
7729. Характеристика осередків ядерного, хімічного та бактеріологічного враження 187.41 KB
  Характеристика осередків ядерного, хімічного та бактеріологічного враження Програмна анотація Осередок ядерного враження. Осередок хімічного враження. Осередок бактеріологічного враження. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ Ядерна зброя Термоядерні бо...
7730. Екологічна безпека 1.69 MB
  Екологічна безпека Програмна анотація Глобальні екологічні проблеми. Екологія харчових продуктів. Економіка екології. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ Екологія Зміна екологічної рівноваги Парниковий ефект Озонові діри Кислотні дощ...
7732. Організація та завдання цивільної оборони України 208.5 KB
  Організація та завдання цивільної оборони України Програмна анотація Організація цивільної оборони на Україні. Організація цивільної оборони на господарських об’єктах. Основи стійкості господарських об’єктів в умовах надз...