Второй сем элтеха / Novikov_CM9_71_eltex1_otchet

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

(национальный исследовательский университет)»

(МГТУ им. Н.Э. Баумана)

ФАКУЛЬТЕТ «СПЕЦИАЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ»

КАФЕДРА СМ-9 «МНОГОЦЕЛЕВЫЕ ГУСЕНИЧНЫЕ МАШИНЫ И МОБИЛЬНЫЕ РОБОТЫ»

Домашнее задание

по дисциплине «Электротехника и электроника»

по теме:

«Анализ активного фильтра на базе операционного усилителя»

Вариант № 6

Студент (ФИО, группа)	______________________________________________ (Подпись, дата)		Новиков А.Д. СМ9-71
Преподаватель	______________________________________________ (Подпись, дата)		Голубчик Т.В.

Москва 2023 г.

Исходные данные:

1.1. Построение логарифмической амплитудно-частотной характеристики (ЛАЧХ) операционного усилителя с заданными параметрами.

Параметры ОУ:

Перевод коэффициента усиления в дБ:

Прологарифмируем частоту единичного усиления ОУ:

Полученная ЛАЧХ ОУ показана на рис. 1:

Рис. 1. ЛАЧХ ОУ

1.2. Построение ЛАЧХ входной RC цепи

В ходная цепь C₁R₁ проектируемого активного фильтра (рис. 2):

Рис. 2. Входная C1R1 цепь

Частота точки излома ЛАЧХ входной цепи:

Определение постоянной

Следовательно,

Полученная ЛАЧХ RC показана на рис. 3:

Рис. 3. ЛАЧХ входной цепи

1.3. Построение ЛАЧХ звена отрицательной обратной связи

Звено ООС проектируемого активного фильтра (рис. 4):

Рис. 4. Схема обратной связи

Определение постоянных времени звена ООС:

Расчет точек излома ЛАЧХ ООС:

Прологарифмируем полученные частоты:

Полученная ЛАЧХ ООС показана на рис. 5:

Рис. 5. ЛАЧХ звена обратной связи

1.4. Построение «зеркальной» ЛАЧХ звена ООС

Построение зеркальной ЛАЧХ звена ООС (рис. 6):

Рис. 6. Зеркальная ЛАЧХ звена обратной связи

1.5. Построение ЛАЧХ усилителя с учетом ООС

Построение ЛАЧХ усилителя с учетом ООС (рис. 7)

Рис. 7. ЛАЧХ ОУ с ООС

1.6. Построение результирующей ЛАЧХ активного фильтра

Построение результирующей ЛАЧХ активного фильтра (рис. 9):

Рис. 8. ЛАЧХ различных элементов фильтра

Рис. 9. Суммарная ЛАЧХ активного фильтра

2. Построение ЛФЧХ активного фильтра

Построение ЛФЧХ активного фильтра (рис. 10)

Рисунок 9

Рис. 10. ЛФЧХ активного фильтра

3. Вывод формулы коэффициента передачи активного фильтра

На ЛАЧХ 7 участков, следовательно, должно быть 7 сомножителей:

Первый сомножитель определяется коэффициентом передачи входной цепи на частотах от до .

На 2 участке наклон ЛАЧХ увеличился на +20 дБ/дек - сомножитель .

На 3 участке наклон ЛАЧХ уменьшается на 20 дБ/дек – сомножитель .

На 4 участке наклон ЛАЧХ уменьшиться на 20 дБ/дек – сомножитель .

На 5 участке наклон ЛАЧХ уменьшиться на 20 дБ/дек – сомножитель .

На 6 участке наклон ЛАЧХ увеличится на 20 дБ/дек – сомножитель .

На 7 участке от до сомножитель .

Получается формула коэффициента передачи активного фильтра в канонической форме:

4. Сборка схемы в среде Multisim

Схема, собранная в среде Multisim согласно варианту задания:

ЛАЧХ, снятая при помощи Боде-плоттера:

ЛФХЧ, снятая при помощи Боде-плоттера:

Как видно, наблюдается сходство между ЛАЧХ и ЛФЧХ, построенными теоритически и снятыми при помощи Боде-плоттера.

5. Определение величины и фазы комплексного коэффициента усиления на различных частотах

	f = 10 Гц	f = 105.625 Гц	f = 1000 Гц	f = 10568 Гц
К, дБ	40.5	41.4	39.3	23.0
	32.9	-1.4	-37.5	-79.6

6. Определение коэффициента усиления с помощью осциллографа

Показания осциллографа: