Расчет параметров элементов фильтров

Лабораторная работа №1

Введение

Цели и задачи работы

Цель работы: исследовать виртуальные электронные измерительные приборы и научиться ими пользоваться.

Задачи работы:

1. Изучить назначение, параметры и органы управления мультиметра;

2. Изучить назначение, параметры и органы управления функционального генератора;

3. Изучить назначение, параметры и органы управления электронного осциллографа (два вида);

4. Разработать структурную схему лабораторного стенда для наблюдения сигнала и измерения их параметров, смоделировать её;

5. Для синусоидального сигнала и для последовательности прямоугольных видеоимпульсов (поочередно и для одного канала) получить изображение сигнала на экране осциллографа, измерить их параметры.

Модель лабораторного стенда

Лабораторный стенд содержит:

ФГ – функциональный генератор;

ЭО – электронный осциллограф;

ММ – мультиметр.

Рисунок 2– Модель лабораторного стенда

С помощью этого лабораторного стенда можно наблюдать форму генерируемых сигналов, измерять значения тока и напряжения на различных участках цепи и в различных режимах работы.

Осциллограммы сигналов

Изображение осциллограммы

M_x = 0,20 mc/дел Т= 1 mс

M_у = 5 В/дел А= 9,9137 В

Осциллограмма синусоидального сигнала

М_x = 0,20 mc/дел Т_сл = 1 мс t_i = c

М_у = 5 В/дел А = 9.9116 В

Осциллограмма последовательности видеоимпульсов

М_x = 0,20 mc/дел Т_сл = 1 мс с t_i = c

М_у = 5 В/дел А = 10 В

Выводы

Таким образом, мы изучили виртуальные электронные измерительные приборы (функциональный генератор, мультиметр, электронный осциллограф), их назначение, параметры и органы управления, смоделировали схему лабораторного стенда.

Лабораторная работа №2

Введение

Частотные фильтры электрических сигналов (далее – фильтры) предназначены для повышения помехоустойчивости различных электронных устройств и систем, в том числе и систем управления на их основе. Они широко применяются в автоматике, радиотехнике, измерительной технике, технике связи, электронной вычислительной технике и т.д. Фильтры обеспечивают выделение сигнала из помех при наличии отличий в частотных спектрах.

Пассивные фильтры реализуются на основе пассивных элементов - резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности. Такие фильтры просты в реализации, не требуют источников питания элементов фильтров, реализуются в широком диапазоне частот (от инфразвуковых частот до ультракоротковолнового диапазона радиочастот), обладают большим динамическим диапазоном.

Но при реализации пассивных фильтров следует учитывать, что на элементах рассеивается энергия сигнала. Поэтому необходимо учитывать ослабление полезного сигнала в полосе пропускания пассивного фильтра, которое увеличивается при увеличении числа звеньев фильтра. При этом ослабление полезного сигнала в полосе пропускания больше у фильтров, реализованных на резисторах и конденсаторах, чем у фильтров, реализованных на катушках индуктивности и конденсаторах.

Цели и задачи работы

Цель работы: исследовать пассивные частотные фильтры электрических сигналов.

Задачи работы:

1.Разработать структурную схему лабораторного стенда для измерения амплитудно-частотной характеристики фильтра;

2. Рассчитать параметры элементов фильтра на основе параметров преподавателя;

3. Смоделировать заданный фильтр

Исходные данные:

f_ср = 1,5 кГц ;

R = 2 кОм;

Фильтр нижних частот, Г – структуры, RC – фильтр

4. Измерить амплитудно-частотную характеристику (зависимость коэффициента передачи от частоты входного сигнала) заданного фильтра при неизменном уровне входного сигнала (входной сигнал синусоидальный А = 1В) и при изменении его частоты в диапазоне 100 Гц – 20 кГц (100 Гц, 500 Гц, 1 кГц, 2 кГц, 3кГц, 5 кГц, 7 кГц, 10 кГц, 20 кГц).

Расчет параметров элементов фильтров

Частота фильтра рассчитывается по формуле:

,

отсюда найдем значение емкости конденсатора:

,

нФ