Структурная схема измерительной установки

МИНИСТЕРСТВО КУЛЬТУРЫ Русской ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО Проф ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ Муниципальный Институт КИНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ»

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Факультет аудиовизуальной техники

Кафедра технической электроники

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «СХЕМОТЕХНИКА АНАЛОГОВЫХ Электрических УСТРОЙСТВ»

студента гр. _______________________________________________________________

(Номер) (Фамилия, имя, отчество стопроцентно)

на тему «Установка для измерения нелинейных искажений способом полос шума: полосовой фильтр для измерений в полосе № 4».

Проект допущен Структурная схема измерительной установки к защите

Управляющий ___________________________________________/_________________

(Должность) (Дата) (Подпись) (Ф.И.О.)

Студент ____________________________________________________________

( Дата) (Подпись)

Санкт-Петербург

201__

ФАКК ФГОУ ВПО «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ Муниципальный Институт

КИНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ»

Кафедра технической электроники

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект по дисциплине

«Схемотехника аналоговых электрических устройств»

Студенту Звереву С. И. группы (шифр) 7346

Дата выдачи задания 23.11.09 г.

Срок сдачи проекта на проверку сессия 5 го курса
Срок защиты сессия Структурная схема измерительной установки 5 го курса

Тема проекта Установка для измерения нелинейных искажений способом полос шума: полосовой фильтр для измерений в полосе № 4

Начальные данные: λ дБ = 1 дБ; Q3 = 1,42; К3,дБ = – 60 дБ; f0 = 2000 Гц

Список графического материала,представляемого к защите:

- электронная принципная схема устройства

- схема расположения частей на печатной плате

Объяснительная запискадолжна содержать последующие составные части и Структурная схема измерительной установки элементы:

Титульный лист

Бланк с заданием на проектирование

Реферат

Содержание

Введение

1 Эскизное проектирование устройства

2 Расчет режимов и определение характеристик схемы устройства

3 Разработка дополнительных вопросов проектирования
Заключение

Перечень использованных источников

Приложения

Рекомендуемая литература:

1.Тихонова Л.С. Схемотехника аналоговых электрических устройств. Метод проектирования активных фильтров Чебышева. - СПб.: Изд. СПбГУКиТ, 2003.-44 с.

2. Журавлев В.М., Поляков СБ., Храмов А.Я. Усилительные устройства. Проектирование Структурная схема измерительной установки усилителей звукового спектра частот. Часть 3. Оформление технической документации к курсовому проекту и разработка дополнительных вопросов проектирования усилителей.

Методические указания по курсовому проектированию для студентов заочного отделения специальности 0615 "Звукотехника", ЛИКИ, 1986. - 55 с.

Задание выдал Тихонова Л.С.

Реферат

В данном курсовом проекте требуется высчитать заграждающий фильтр для измерителя нелинейных искажений способом полос шума: полосовой фильтр Структурная схема измерительной установки для измерений в полосе №4. Работа содержит в себе:

1. Расчетную часть.

2. Разработку схемы электронной принципной.

1-ая часть предполагает расчёт фильтра. 2-ая часть содержит в себе расчёт номиналов резисторов и конденсаторов, выбор операционных усилителей, выбор номиналов ЭРИ с учётом типовых рядов.

Объяснительная записка содержит 32 странички и 7 рисунков.

Приложения:

- Электронная Структурная схема измерительной установки принципная схема;


СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………5

1. ЭСКИЗНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФИЛЬТРА……………………………….……...7

1.1. Структурная схема измерительной установки……………………………... 7

1.2. Выбор типа аппроксимации фильтра и схемы его реализации……………11

1.3. Приблизительный выбор типа ОУ……………………………………………13

1.4. Начальные данные для проектирования……………………………………….14

1.5. Расчёт характеристик ИНУН……………………………………………….……15

1.6. Расчёт порядка фильтра………………………………………………………..16

1.7. Расчёт количества ячеек фильтра…………………………………………….17

1.8. Базисная расчётная схема фильтра…………………………………………….18

2. РАСЧЁТ Характеристик И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ СХЕМЫ ФИЛЬТРА……………………………………………………………………………….20

2.1. Определение нормированных Структурная схема измерительной установки характеристик частей схемы ФНЧ и ФВЧ………………………………………………………………………………….20

2.2. Выбор значения масштабного коэффициента для первых звеньев ФНЧ и ФВЧ…………………………………………………………………………………21

2.3. Выбор значения масштабного коэффициента для других звеньев ФНЧ и ФВЧ…………………………………………………………………………………23

2.4. Денормирование значений частей схемы ФВЧ и ФНЧ…………………………………………………………………………………24

3. РАЗРАБОТКА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ВОПРОСОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ………………………………………………………………….27

3.1. Полная расчётная схема фильтра………………………………………………..27

3.2. Выбор типов прецизионных резисторов и конденсаторов, разъёмов, частей схемы Структурная схема измерительной установки типового включения ОУ, антигенерационных частей…………………………………………………………………………..29

3.3. Описание конструкции фильтра…………………………………………………30

Перечень Применяемой ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………..31

ПРИЛОЖЕНИЯ.


ВВЕДЕНИЕ

Из-за широкого внедрения в электронику интегральных схем, многие схемотехнические решения, применяющиеся ранее везде, перетерпели коренной пересмотр. В значимой степени это задело теории и практики построения частотно – избирательных фильтров. Было выяснено, что сделать катушку индуктивности в микроэлектронном Структурная схема измерительной установки выполнении фактически нереально. Выполненная же обыденным методом катушка обладает рядом существенных недочетов.

- огромные габариты, масса;

- утраты, приводящие к отклонению расчётных черт от реальных;

- большая рассеиваемая мощность;

- нелинейные преломления, связанные с насыщением сердечника.

Эти предпосылки вызвали рвение исключить катушки из фильтров. Но фильтр, выполненный лишь на пассивных R Структурная схема измерительной установки и С элементах, имеет огромные собственные утраты и характеризуется низкими избирательными качествами. Потому для получения высококачественного фильтра пассивную RC – цепь используют в купе с компенсирующим утраты активным прибором. Таким прибором в текущее время, обычно, является операционный усилитель.

Фильтр, представляющий из себя сочетание пассивных RC – цепей и усилительного активного Структурная схема измерительной установки прибора, именуют активным фильтром либо ARC – фильтром.

К преимуществу активных фильтров, сначала, следует отнести способность усиливать сигнал, лежащий в их полосе пропускания.

В отличие от пассивных, ARC – фильтры обеспечивают более высококачественное разделение полос пропускания и затухания. В их сравнимо просто можно регулировать неравномерность частотной свойства, не предъявляя жёстких требований Структурная схема измерительной установки к согласованию нагрузки с фильтром. Все эти достоинства активных фильтров обеспечили им самое обширное применение, в особенности в спектре низких частот. Они употребляются в системах связи с частотным разделением каналов, в телефонии, в устройствах записи и проигрывании звука, в технике низкочастотного приёма и анализа, анализаторах диапазона и многих других устройств Структурная схема измерительной установки.

Являясь, на самом деле, избирательными усилителями, не имея в своём составе катушек индуктивности, они могут производиться в виде интегральных схем. Вкупе с тем, активным фильтрам характерны и недочеты, которые ограничивают область их внедрения:

- невозможность использования в силовых цепях, к примеру, в качестве фильтров выпрямителей;

- необходимость источника питания;

- ограниченный частотный Структурная схема измерительной установки спектр, определяемый своими частотными качествами активного элемента (прибора).

Активные фильтры можно систематизировать по разным признакам: полосе пропускаемых частот, типу аппроксимирующей функции, типу активного прибора, предназначению и др.

По полосе пропускаемых частот ARC – фильтры, как и пассивные, делятся на 4 класса: нижних частот, верхних частот, полосовые и заграждающие (режекторные).

При практической реализации фильтры Структурная схема измерительной установки с имитированными индуктивностями оказываются существенно более дорогими, по сопоставлению с фильтрами на базе ОУ, т.к. требуют прецизионных характеристик частей схемы и поболее кропотливой опции. Потому фильтры на ОУ получили более обширное распространение.

Наибольшее применение находят фильтры Баттерворта и Чебышева.

1 ЭСКИЗНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФИЛЬТРА

Структурная схема измерительной установки

Принцип деяния измерительной установки Структурная схема измерительной установки (рис.1) заключается в оценке нелинейных искажений, возникающих на выходе исследуемого канала звукопередачи в итоге воздействия на систему шумовой полосы.

Структурная схема установки для измерения нелинейных

искажений способом полос шума.

Измерительный сигнал в виде полосы обычного белоснежного шума формируется при помощи полосового фильтра (ПФ) из широкой полосы белоснежного шума, создаваемой шумовым Структурная схема измерительной установки генератором. В итоге нелинейности испытуемого устройства диапазон шума на его выходе обогащается продуктами нелинейных искажений, большая часть которых лежит вне полосы частот входного сигнала. Эти продукты выделяются при помощи заграждающего фильтра (ЗФ) и их действующее значение измеряется при помощи вольтметра шумового сигнала. Измеренная величина делится на действующее значение сигнала Структурная схема измерительной установки на входе ЗФ (при всем этом считывается коэффициент передачи ЗФ в полосе пропускания).

Итог деления, выраженный в процентах, принимается за меру нелинейности испытуемого устройства – Кш (Кш1; Кш2; Кш3; Кш4; Кш5).

Измерения проводятся в 5-ти полосах, перекрывающих весь звуковой спектр (см. рис. 2).

Средние частоты ПФ и ЗФ: 31,5Гц; 125Гц; 500Гц Структурная схема измерительной установки; 2кГц и 8кГц.

Эти фильтры образуются сочетанием фильтров низких частот (ФНЧ) и фильтров больших частот (ФВЧ). Делается это для того, чтоб одни и те же фильтры можно было использовать для организации примыкающих полос. Последовательное соединение ФВЧ и ФНЧ позволяет получить ПФ, а параллельное – ЗФ.


На рис Структурная схема измерительной установки. 3 представлены АЧХ, ФНЧ и ФВЧ, образующих ПФ и ЗФ. При помощи этих черт можно найти частоты среза fC фильтров ФНЧ и ФВЧ для организации ПФ и ЗФ.

Полоса пропускания полосового фильтра будет простираться от частоты до частоты .

Рассредотачивание частот среза в «четверке» фильтров

1.2 Выбор типа аппроксимации фильтра и схема его реализации

При схожем количестве Структурная схема измерительной установки схемных частей внедрение полинома Чебышева сформировывает очень вероятную крутизну спада частотной свойства в переходной области по сопоставлению с фильтрами Баттерворта и др. Потому остановимся на фильтрах Чебышева, получивших только обширное применение при синтезе активных фильтров.

Коэффициент передачи фильтра Чебышева имеет вид:

,

где ε2 – дополнительный коэффициент, характеризующий степень всепостоянства модуля относительного Структурная схема измерительной установки коэффициента передачи в полосе пропускания фильтра;

Tn(Ω) – нормированный полином Чебышева степени n .

Полином Tn(Ω) обеспечивает равноволновое приближение в полосе пропускания и однообразное уменьшение КдБ(ω) при удалении от частоты среза ωС.

Всераспространенным видом реализации активных фильтров является схемы, выполненные на базе интегральных операционных усилителей (ОУ) в купе с Структурная схема измерительной установки резисторами и конденсаторами в качестве пассивных частей.

Внедрение таких положительных параметров ОУ, как наличие 2-ух входов, позволяющих соединять разные типы оборотных связей, большой коэффициент усиления, огромное входное и маленькое выходное сопротивления, обеспечивают возможность получения активного элемента фильтра в форме источника напряжения, управляемого напряжением (ИНУН). Активные фильтры высочайшего порядка на базе ИНУН Структурная схема измерительной установки просто настраиваются позвенно, и при следующем каскадном соединении звеньев хотимый вид суммарной частотной свойства обеспечивается без какой – или дополнительной опции.

Для реализации фильтров используем схему Саллена и Ки, предложенную ещё в 1955 году. На рис. 4 представлена схема ячейки третьего порядка с нормированными значениями номиналов пассивных частей. ОУ Структурная схема измерительной установки окутан 100% - ной отрицательной оборотной связью (ООС), т.е. имеет коэффициент передачи, равный единице.

Схема реализации отдельных звеньев фильтра

Такую ячейку можно представить как последовательное соединение звеньев первого и второго порядков. Исключение частей, расположенных слева от пунктирной полосы, позволяет перейти от структуры ячейки третьего порядка к структуре ячейки второго порядка, которые и употребляются для Структурная схема измерительной установки составления базисной схемы фильтра.

1.3 Приблизительный выбор типа ОУ

Избираем операционный усилитель типа КР140УД26А (см. табл. 1) – широкополосный, прецизионный ОУ, с низким уровнем шумов. Этот типономинал серии КР140 имеет отличные четкие характеристики и высочайшее быстродействие, помещен в дешевенький пластмассовый DIP – корпус.

Электронные характеристики ОУ КР140УД26А

Таблица 1

1.4 Начальные Структурная схема измерительной установки данные для проектирования

Проанализируем начальные данные для сотворения фильтра:

- неравномерность свойства фильтра в полосе пропускания:

λдБ = 1 дБ;

- величина модуля относительного коэффициента передачи на частоте ΩЗ:

К3,дБ = – 60 дБ;

- граничная частота меж переходной областью и полосой задерживания:

ΩЗ = 1,42.

- центральная частота полосового фильтра и граничные частоты ФНЧ и ФВЧ:

- характеристики ОУ Структурная схема измерительной установки КР140УД26А:

; ; .

1.5 Расчет характеристик ИНУН

Входное сопротивление ОУ, окутанного 100% - ной отрицательной оборотной связью –

.

Выходное сопротивление ОУ, окутанного 100% - ной отрицательной оборотной связью –

.

1.6 Расчет порядка фильтра

Проведем расчет порядка фильтров ФНЧ и ФВЧ.

Дополнительный коэффициент –

.

Коэффициент передачи фильтра в полосе затухания –

.

Значение полинома –

.

Степень полинома (порядок фильтра) –

.

Избираем n = 10.

1.7 Расчет количества ячеек фильтра

Рассчитаем количество Структурная схема измерительной установки звеньев, нужное для реализации ФНЧ ФВЧ.

Для фильтра 10 порядка – .

1.8 Базисная схема фильтра

Структурная схема полосового фильтра, по которой в предстоящем будут соединяться фильтры, приведена на рис. 5.

Структурная схема полосового фильтра

ФНЧ
ФВЧ
Вх. Вых.

Рис. 5

Базисная схема фильтра представляет собой поочередно соединенные ячейки второго порядка (рис. 6). Размещение фильтра верхних частот на входе Структурная схема измерительной установки полосового фильтра обеспечит угнетение помех в виде наводок и фона, что позволит получить маленький пороговый уровень измерений нелинейных искажений при помощи измерительной установки.

2 РАСЧЕТ Характеристик И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ СХЕМЫ ФИЛЬТРА


struktura-veb-interfejsa-sistemi.html
struktura-vipuska-otchet-o-rezultatah-samoobsledovaniya-fakulteta-politicheskih-i-socialnih-nauk-po-sostoyaniyu.html
struktura-vipusknoj-kvalifikacionnoj-raboti-i-trebovaniya-k-ee-oformleniyu.html