Расчет фнч четвертого порядка
Фильтр получен путем каскадного включения двух ФНЧ второго порядка.
Расчет ведется в соответствии с п. 2.4. Коэффициенты звена второго порядка фильтра Баттерворта берутся из приложения A [1]. Для звена второго порядка В=1,1 и С=1,1. По условию курсовой работы К=1 и fc=18000 Гц.
Расчет звена второго порядка:
· Значение емкости С1 выбирается близким к значению 10/fc мкФ.
10/fc мкФ=10/18000 мкФ=0,55 нФ.
Выберем значение С1=0,6нФ.
· С2 выбирается из условия .
Получаем условие С2£0,165 нФ. Выбираем С2=0,16 нФ.
· R1 находим по формуле
R1=21,4 кОм.
· R2 находим по формуле
R2=34,6 кОм.
· Значения элементов C3, C4, R3 и R4 выбираем следующими:
C3=C1=0,6нФ, C4=C2=0,16 нФ, R3=R1=21,4 кОм, R4=R2=34,6 кОм.
РАСЧЕТ ФВЧ ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА.
Фильтр получен путем каскадного включения двух ФВЧ второго порядка.
Расчет ведется в соответствии с п. 3.3. Коэффициенты звена второго порядка фильтра Баттерворта берутся из приложения А [1]. Для звена второго порядка В=1,1 и С=1,1. По условию курсовой работы К=1 и fc=100 Гц.
Расчет звена второго порядка:
· Емкость С5=C6 выбирается произвольно. Пусть С5=C6=100 нФ.
· R6 находим по формуле:
R6=31,8 кОм
· R5 находим по формуле:
R5=8,76 к Ом.
· Значения элементов C7, C8, R7 и R8 выбираем следующими:
C7=C8=C5=C6=100 нФ, R7=R5=8,76 кОм, R8=R6=31,8 кОм.
ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ.
ОУ выбираем из условий, что его коэффициент усиления должен быть больше коэффициента усиления фильтра минимум в 50 раз и частота среза ОУ была значительно больше частот среза фильтра.
Исходя из этих соображений выбираем ОУ К574УД1А со следующими характеристиками:
напряжение питания ±15 В;
потребляемый ток 8 мА;
минимальный коэффициент усиления 5e+04;
напряжение смещения 50 мВ;
входной ток 0,5 нА;
входное сопротивление 10 ГОм;
граничная полоса частот 10 МГц.
Выбор резисторов и конденсаторов:
Поскольку в нашем случае достаточно применять элементы с 5%−ным допуском, резисторы и конденсаторы выбираем из ряда Е24, который включает в себя следующие значения:
| 1,0 | 1,5 | 2,2 | 3,3 | 4,7 | 6,8 |
| 1,1 | 1,6 | 2,4 | 3,6 | 5,1 | 7,5 |
| 1,2 | 1,8 | 2,7 | 3,9 | 5,6 | 8,2 |
| 1,3 | 2,0 | 3,0 | 4,3 | 6,2 | 9,1 |
Для построения схемы будем использовать металлодиэлектрические резисторы Р1−4, для которых диапазон значений сопротивлений – 10…106 Ом. Максимальную рассеиваемую мощность резисторов определяем из условия Рн>I2R, где I − входной ток ОУ, R − номинальное сопротивление резистора. Для всех резисторов, входящих в схему, это условие выполняется для Рн=0,25 Вт.
В соответствии с таблицей и рассчитанными значениями сопротивлений получаем:
| R1=21,4 кОм | P1−4−0,25−22кОм±5% |
| R2=34,6 кОм | P1−4−0,25−36кОм±5% |
| R3=21,4 кОм | P1−4−0,25−22кОм±5% |
| R4=34,6 кОм | P1−4−0,25−36кОм±5% |
| R5=8,76 кОм | P1−4−0,25−9,1кОм±5% |
| R6=31,8 кОм | P1−4−0,25−33кОм±5% |
| R7=8,76 кОм | P1−4−0,25−9,1кОм±5% |
| R8=31,8 кОм | P1−4−0,25−33кОм±5% |
Конденсаторы выберем типа К10−17 и К10-17-1, для которых диапазон значений емкостей составляет 910пФ-1,5мкФ и 2,2пФ-22000пФ соответсвенно:
| С1=0,6 нф | К10−17−25В−620пФ±5% |
| С2=0,16 нФ | К10−17−1-40В−160пФ±5% |
| С3=6 нФ | К10−17−25В−620пФ±5% |
| С4=0,16 нФ | К10−17−1–40В−160пФ±5% |
| С5=100 нФ | К10−17−25В−100нФ±5% |
| С6=100 нФ | К10−17−25В−100нФ±5% |
| С7=100 нФ | К10−17−25В−100нФ±5% |
| С8=100 нФ | К10−17−25В−100нФ±5% |
Спецификация по приведенным выше элементам представлена отдельным файлом Specification.doc.