- •Пассивные фильтры нижних и верхних частот с макетированием в пакете Electronics Workbench
- •Программа работы
- •Методические указания
- •Принцип работы пассивных фильтров
- •1.1. Принцип работы пассивного фнч Описание работы фнч в частотной области (то есть при наличии входных сигналов синусоидальной формы)
- •Описание работы фнч во временной области (входной сигнал представляет собой последовательность редких прямоугольных импульсов)
- •Описание работы фнч при подаче напряжения прямоугольной формы
- •1.2. Принцип работы пассивного фвч Описание работы фвч в частотной области
- •Описание работы фвч во временной области
- •Описание работы фвч при подаче напряжения прямоугольной формы
- •2.2. Анализ фнч во временной области,определение постоянной времени фильтра
- •2.3 Расчет схемы фнч при подаче входных сигналов прямоугольной формы При скважности входного сигнала, равной 2.
- •Расчет постоянного выходного сигнала фнч при входных сигналов сложной формы (10)
- •3. Расчет основных параметров и элементов фвч
- •4. Экспериментальный анализ фнч
- •4.3 Анализ фнч при подаче сигналов прямоугольной формы
- •5. Экспериментальный анализ фвч
- •6. Сравнение расчетных и экспериментальных данных
- •Библиографический список
Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет
Факультет технической кибернетики
Кафедра измерительных информационных технологий
УТВЕРЖДЕНО
на заседании кафедры ИИТ
протокол № 3
от "10" ноября 2009 г.
Виртуальная лабораторная работа № 20
Пассивные фильтры нижних и верхних частот с макетированием в пакете Electronics Workbench
Санкт-Петербург
2009
УДК________________________
Составители: проф. Сидорин Ю.С.
Рассмотрены пассивные фильтры охранных извещателей, принципы их работы, методы виртуального моделирования с применением программы Electronics Workbench.
Данная работа является уточненным и упрощенным вариантом лаб.11-1.Для более глубокого ознакомления с теоретической частью Вы можете использовать лабораторную работу № 11-1 и электронный вариант лекций [2].
Работа предназначена для студентов специальности 090104- "Комплексная защита объектов информатизации", а также для студентов других электрорадиотехнических специальностей.
Автор работы выражает благодарность инженеру Кожевниковой М.Н. за набор и коррекцию текста.
Цель работы
Изучение простейших пассивных ФНЧ и ФВЧ, применяемых в охранных извещателях. Научиться рассчитывать их характеристики и моделировать в пакете Electronics Workbench.
Программа работы
Изучить принцип работы пассивных фильтров
Изучить принципы работы пассивного ФНЧ.
Изучить принципы работы пассивного ФВЧ.
Оценить достоинства и недостатки пассивных ФНЧ и ФВЧ.
Рассчитать основные параметры и элементы ФНЧ.
Рассчитать параметры схемы в частотной области (сигнал синусоидальный Um=1В):
а) рассчитать емкость конденсатора ФНЧ в случае отсутствия нагрузки при R1=100кОм, fср=1кГц (рис.20.1),
б) рассчитать емкость конденсатора ФНЧ при наличии нагрузки Rн=100кОм (рис.20.9).
Сделать вывод, как влияет нагрузка на выходной сигнал; вернуть схему в исходное состояние.
Провести анализ ФНЧ во временной области, определить постоянную времени фильтра.
Определить выходное напряжение фильтра (постоянное и переменное) при подаче входных сигналов прямоугольной формы
скважности входного сигнала равной 2 на частотах 0,1fср,fср,10fсри значением Ur+=1В,
б) при входном сигнале сложной формы на частоте fср(рис.20.10).
Определить основные параметры и элементы ФВЧ аналогично анализу ФНЧ.
Провести экспериментальный анализ ФНЧ в пакете Workbench:
Определить fср, Umвых, АЧХ и ФЧХ фильтра при подаче синусоидального сигнала.
Определить постоянную времени фильтра.
Определить выходное напряжение ФНЧ при подаче прямоугольных сигналов на частотах 0,1fср; fср; 10fср.
Провести аналогичный анализ ФВЧ в пакете Workbench.
Сравнить расчетные и экспериментальные данные.
Методические указания
Принцип работы пассивных фильтров
Для анализа реакции RC-фильтра на входные сигналы различной формы можно использовать общую теорию RC цепей, но это сложно в получении конкретных результатов.
При наличии входных синусоидальных сигналов лучше использовать амплитудно-частотные характеристики сигнала АЧХ;
при наличии редких прямоугольных сигналов лучше использовать временные характеристики сигналов;
при наличии сигналов прямоугольной формы лучше использовать время импульсное представление сигналов.
Фильтр нижних частот (ФНЧ) является схемой, которая без изменений передаёт сигналы нижних частот, а на высоких частотах обеспечивает затухание сигналов и запаздывание их по фазе относительно входных сигналов.
Фильтр верхних частот (ФВЧ) – это схема, которая передаёт без изменений сигналы высоких частот, а на низких частотах обеспечивает затухание сигналов и опережение их по фазе относительно входных сигналов.