|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Розрахунок LC-фільтрів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Початківцю радіоаматору Комбінуючи котушки індуктивності і конденсатори, вдається побудувати фільтри, по-перше, більш високих порядків (порядок фільтра, як правило, дорівнює числу його реактивних елементів), тобто мають більш круті скати АЧХ у смузі затримки, по-друге, значно вносять менше загасання у смузі пропускання. В ідеальному випадку, коли котушки та конденсатори не мають втрат (їхня добротність нескінченна), LC-фільтри взагалі не вносять втрат. Найпростіший LC-фільтр – коливальний контур. Включений за наведеною на рис. 38 схемою, він діятиме як вузькосмуговий смуговий фільтр, налаштований на частоту f0= 1/2π√LС.
На резонансній частоті опір контуру активно: R0 = pQ. де р - характеристичний опір, що дорівнює реактивному опору котушки та конденсатора. Його зручніше підрахувати за формулою р = √L / C. Оскільки конденсатор, зазвичай, майже вносить втрат, добротність контуру дорівнює добротності котушки. Простіше визначити резонансну частоту і добротність експериментально, зібравши каскад за наведеною вище схемою. Знадобляться генератор сигналів, що створює вхідну напругу Uвх, і якийсь вимірювач виходу з високим внутрішнім опором, найкраще осцилограф. Він послужить для реєстрації напруги Uвих. Змінюючи частоту генератора, вдасться зареєструвати максимум Uвих на частоті резонансної контуру f0. Резистор R1 і резонансний опір контуру r0 утворюють дільник і Uвих = Uвх/(R1+r0). Вимірявши напруги на вході та виході, тепер легко розрахувати резонансний опір, а потім і добротність контуру. Інший спосіб вимірювання добротності полягає у вимірі смуги пропускання контуру 2 f, де f є відхилення частоти генератора, при якому Uвих падає до 0,7 від резонансного значення. Добротність пов'язана зі смугою пропускання простою формулою Q = f0/2?f. При цьому треба мати на увазі, що буде виміряна не власна (конструктивна) добротність контуру Q0, а менша величина - добротність контуру, зашунтованого резистором R1. Тому опір резистора у цьому експерименті слід вибирати якнайбільше. Часто резистор замінюють конденсатором малої ємності, практично досить піднести щуп генератора до верхнього (за схемою) висновку контуру. Вхідний опір осцилографа, або іншого приладу, підключеного до контуру, також не дуже великий, і, звичайно, воно зменшує його добротність. Методика розрахунку "навантаженої" добротності проста: треба знайти новий резонансний опір, утворений паралельним з'єднанням R1 і R0, після чого розділити його на р. Потім аналогічно враховується і опір R2, підключений до виходу. Одноконтурний смуговий фільтр – вельми недосконалий пристрій. Якщо хочемо використовувати властивості контуру повністю, т. е. отримати гостру резонансну криву, відповідну конструктивної добротності, то контур треба навантажувати слабо вибираючи R1 і R2 набагато більше R0. Тоді коефіцієнт передачі потужності виходить малим, що означає великі втрати смуги пропускання. Якщо ж навантажити контур сильно, вибравши R1 = R2 << R0, то коефіцієнт передачі прагне максимально можливого (-6 дБ), але контур практично повністю втрачає свої резонансні властивості. Тим не менш, одиночний контур часто використовують на вході радіоприймачів або в резонансних підсилювачах через його простоту. Коефіцієнт передачі напруги збільшується, якщо хоча б R2 можна зробити більшим (наприклад, підключивши контур до затвора польового транзистора, що служить для подальшого посилення сигналу). Залишається узгодити контур з боку входу (наприклад, з 75-омним фідером антени). Використовують автотрансформаторний зв'язок (рис. 39) або ємнісний дільник (рис. 40).
В першому випадку R1 = R0(n1/n0)2, де n1 - число витків від "землі" до відведення: n0 - загальна кількість витків котушки (зв'язок частин котушки належить сильною) У другому випадку R1 = R0C12/ (C1 + С2)2. Якщо R2 не нескінченно, спочатку треба врахувати його, обчисливши нове R0 (зменшене паралельним підключенням R2), а потім вже розраховувати узгодження по входу. Параметри вузькосмугового смугового фільтра вдається значно покращити, включаючи два, три та більше контурів. Зв'язок між ними може бути індуктивним або зовнішнім ємнісним. Коефіцієнт взаємоіндукції вибирається в Q разів менше індуктивності котушок, а ємність конденсаторів зв'язку - Q разів менше контурних ємностей, причому Q визначається з необхідної смуги пропускання фільтра. Якщо Про набагато менше конструктивної добротності котушок, втрати у фільтрі виходять малими. Вхід та вихід фільтра навантажуються резисторами R = рQ. Сигнал у контур можна подати як паралельним способом, як описано вище, а й послідовно, як у рис. 41. При цьому, якщо необхідно отримати гостру резонансну криву, опір R2, як і раніше, треба вибирати якомога більше, а R1, навпаки, можливо менше. При малому внутрішньому опорі генератора такий контур має великий коефіцієнт передачі напруги на резонансної частоті, у межі рівний Q. На найнижчих частотах коефіцієнт передачі прагне немає нулю, як і вже розглянутих фільтрах, а одиниці. Дуже цікавий випадок, якщо у фільтрі за схемою рис. 41 опору на вході та виході вибрати рівними характеристичному, тобто R1 = R2 = р.
Виходить узгоджений ФНЧ, коефіцієнт передачі якого постійний і дорівнює 1/2 (-6 дБ) всіх частотах від нуля до резонансної частоти контуру L1C1, а при подальшому підвищенні частоти зменшується. Крутизна ската АЧХ становить 12 дБ на октаву, як і має бути у фільтра другого порядку. У смузі пропускання фільтра 0...f0 коефіцієнт передачі часто вважають рівним одиниці, вважаючи вхідною напругою не ЕРС генератора, а напруга між верхнім за схемою виводом резистора R1 і загальним проводом. Більш того, резистором R1 може бути внутрішній опір генератора. Генератор хіба що " бачить " опір навантаження R2 крізь прозорий у смузі пропускання фільтр і віддає максимальну потужність при R1 = R2. До речі, більшість вимірювальних генераторів мають стандартний внутрішній опір 50 Ом, і шкала вихідної напруги проградуйована для їх навантаження також на 50 Ом. Якщо вихід такого генератора нічим не навантажувати, вихідна напруга буде вдвічі більшою, ніж показує шкала вихідного атеніюатора! Для отримання більш крутих схилів АЧХ використовують пару описаних Г-подібних ланок, з'єднуючи їх відповідно до рис. 42, щоб утворити Т-подібну ланку, або відповідно до рис. 43 щоб утворити П-подібну ланку. У цьому виходять ФНЧ третього порядку. Зазвичай віддають перевагу П-подібним ланкам, оскільки в них менше трудомістких у виготовленні котушок індуктивності.
Можливе і подальше "нарощування" порядку фільтрів, наприклад на рис. 44 показано, як із двох П-подібних ланок складений дволанковий ФНЧ п'ятого порядку. Він має дуже круту АЧХ у смузі затримування – 30 дБ на октаву. Її вдається зробити ще крутіше, якщо паралельно котушкам підключити додаткові конденсатори невеликої ємності. На частотах резонансних контурів, що утворилися, виходять дві точки "нескінченного згасання", що лежать у смузі затримування. У ряді випадків роль додаткових конденсаторів може виконувати міжвиткова ємність котушок. ФВЧ конструюють подібним чином, лише котушки замінюються конденсаторами, а конденсатори - котушками. Широкосмугові смугові фільтри отримують каскадним з'єднанням ФНЧ і ФВЧ, бажано з підсилювальним роздільним каскадом між ними. Питання для самоперевірки. Користуючись формулами цього розділу, виведіть розрахункові формули для індуктивності та ємності Г-подібної ланки ФНЧ. Розрахуйте ФНЧ за рис. 44 для радіоаматорського гетеродинного приймача. Задано частоту зрізу фільтра 2,7 кГц і характеристичний опір 1,6 кОм.
Намалюйте схему фільтра з позначенням номіналів елементів та побудуйте його АЧХ у логарифмічному масштабі. відповідь. Параметри узгодженої Г-подібної ланки ФНЧ (рис. 41, 42) знаходяться із співвідношення R = р, де R - опір навантаження фільтра; р - його характеристичний опір, що дорівнює реактивному опору його елементів на частоті зрізу: L=R/2πfc,C=1/2πfcR. Отримавши ці формули, вже не важко розрахувати елементи дволанкового ФНЧ (рис. 44) гетеродинного приймача з урахуванням того, що індуктивності обох котушок повинні скласти 2L, ємності крайніх конденсаторів - С, ємність середнього конденсатора - 2С: L = 1,6-103/ 6,28.2,7-103 - 0,095Гн = 95 мГн, 2L = 190 мГн; З = 1/6,28 · 2,7 · 103· 1,6 · 103 = 0,037 х10-6Ф = 0,037 мкф, 2С = 0,074 мкф. При практичному виготовленні фільтра число витків котушки розраховують, користуючись відомостями, викладеними в розділі 5. В даному випадку доцільно використовувати феритові кільця, що забезпечують непогану добротність котушки і мало схильні до наведень від сторонніх полів. Дещо гірше і в тому, і в іншому відношенні магнітопроводи із Ш-подібних сталевих пластин, наприклад, від трансформаторів, що використовувалися раніше в портативних транзисторних приймачах. Наприклад розрахуємо число витків котушки на феритовому кільці К16x8x4 з фериту марки 2000НМ. Скористайтеся формулою L=μμ0N2/l. Підставивши до неї значення μ = 2000, μ0 = 4π-10-7rH/M,S=16·10-6M2, l = 38 · 10-3M, отримуємо L-10-6N2 або N - 103L Підставляючи значення L = 0,19 Гн, отримуємо N = 430 витків. Слід зазначити, що, попри поширену думку, подібні прості фільтри досить-таки некритичні до розкиду параметрів їх елементів, у разі відхилення на ± 5 % мало позначаються формі АЧХ. З відповідною точністю можна проводити і розрахунки. Опір джерела та навантаження фільтра ще менш критичні, і тут допустимі відхилення до ± 25%. Автор: В.Поляков, м.Москва
Штучна шкіра для емуляції дотиків
15.04.2024 Котячий унітаз Petgugu Global
15.04.2024 Привабливість дбайливих чоловіків
14.04.2024
▪ Світлодіодна лампа Nikon LD-1000 для фотокамер ▪ Керування мозком на відстані ▪ Електричний літаючий автомобіль eVTOL ▪ Новий клас метаматеріалів, здатних змінювати свої фізичні властивості ▪ Зовнішній накопичувач IDrive One з адаптером Wi-Fi 802.11ac
▪ розділ сайту Світлодіоди. Добірка статей ▪ стаття Політика є мистецтвом можливого. Крилатий вислів ▪ стаття Як вчать розмовляти глухонімих? Детальна відповідь ▪ стаття Термін служби галогенних ламп розжарювання. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Комп'ютерний інтерфейс для трансіверів ICOM Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page