РАЗРАБОТКА АКТИВНОГО RC-ФИЛЬТРА НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Использованные источники:

1А. А. Евстрапов. Микрофлюидные чипы из стеклянных материалов / А. А. Евстрапов, Т. А. Лукашенко, Г. Е. Рудницкая, А. Л. Буляница, В. Е. Курочкин, В. С. Гусев, О. Г. Иванов, И. Ф. Беркутова, А. А. Савицкая // НАУЧНОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. Том 22. - 2012. -№2. С. 27-43. 2http://frast.ru/fr industrial.html#fp051ki 3http://www.owen.ru

4http://www.owen.ru/uploads/re_trm151 -04_1752.pdf УДК 537.86.029

Горовенко Т.А. студент 4 курса Институт Электроники и Приборостроения «Самарский Государственный Аэрокосмический Университет имени Академика С.П. Королева (Национальный Исследовательский

Университет)» (СГАУ) Россия, г. Самара Еремин А.В. студент 4 курса Институт Электроники и Приборостроения «Самарский Государственный Аэрокосмический Университет имени Академика С.П. Королева (Национальный Исследовательский

Университет)» (СГАУ) Россия, г. Самара

РАЗРАБОТКА АКТИВНОГО RC-ФИЛЬТРА НА ОПЕРАЦИОННЫХ

УСИЛИТЕЛЯХ

В данной статье рассмотрены этапы расчета и настройки RC-фильтра нижних частот на базе операционного усилителя.

Ключевые слова: RC-фильтр, нижние частоты, частота среза, операционный усилитель.

DEVELOPMENT OF ACTIVE RC-FILTER OPERATIONAL

AMPLIFIERS

The article describes the steps for calculating and setting RC-low-pass filter on the basis of the operational amplifier.

Keywords: RC-filter, bass, cutoff frequency, operational amplifier. Активные RC-фильтры на базе операционных усилителей нашли широкое применение в технике обработки аналоговых сигналов сравнительно низких частот. По сравнению с пассивными структурами (LC-фильтры и др.), активные фильтры обладают рядом преимуществ, а именно способностью усиливать сигнал, отсутствием необходимости использования индуктивностей, более простой настройкой. Наибольшее распространение получили частотно-избирательные фильтры Баттерворта, Чебышева, Бесселя, а также эллиптические. [1]

В данной статье рассматривается разработка фильтра нижних частот (Чебышева) с частотой среза 12000 Гц, коэффициентом передачи в полосе пропускания: 28, коэффициентом передачи в полосе задерживания: 4, максимальной неравномерностью амплитудно-частотной характеристики в полосе пропускания 3 Дб, с граничной частотой полосы задерживания 12500 Гц. Допуск на отклонение частоты среза 15%

Для расчета порядка фильтра нижних частот (ФНЧ) Чебышева воспользуемся формулой (1) и (2):

arch

п =

N

а 2

(1010 - 1)

а1

(1010-1)

arch(-)

А

(1) а2 = 201д— (2) л2

В соответствии с данными, описанными выше, подставим численные значения в формулу (1) для нахождения порядка фильтра. Порядок фильтра равен девяти (п=9). Теперь необходимо выяснить передаточную функцию проектируемого фильтра. ФНЧ Чебышева представляют собой каскадное соединение звеньев второго и первого порядков с передаточной функцией вида:

КСю2

К2(р) -

2 , К1(Р) =

р2 + Бюср + Сю2 ' р + Сюс

Передаточная функция представляет собой произведение сомножителей, соответствующих звеньям первого и второго порядков. Коэффициенты, входящие в выражения для передаточной функции звеньев первого и второго порядка необходимо взять из таблиц для фильтра Чебышева, учитывая порядок фильтра. Суммарный порядок фильтра определяется, как сумма порядков составляющих его звеньев. ФНЧ состоят из нескольких звеньев второго порядка и одного звена первого порядка. Затем, по формулам (3) и (4) рассчитываем К1 и К2:

K2(p) = ■

Kp2

p2+(

Бю„

0Р +

со;

(3)

Kj(p) =

Kp

p +

оо„

(4) Q =

4C

B

(5)

Подставим в формулы (3) и (4) численные значения, после расчетов которых получаем 4 звена второго порядка и 1 звено первого порядка. С целью

30

20

1^(0)1

- 2x10

- 1x10

1x10

2x10

проверки правильности расчета АЧХ фильтра и порядка фильтра построим график передаточной функции (Рисунок 1).

Рисунок 1. График передаточной функции. На данном этапе все проводимые расчеты верны, а это значит что можно приступать к расчету принципиальной схемы фильтра. При выборе принципиальной схемы, прежде всего, нужно исходить из требуемой добротности звена, а также принять в расчет особенности настройки выбираемой схемы, величины номиналов резисторов и конденсаторов.[3] Добротность определим по формуле (5). Так как добротность равна 29, выбираем Биквадратную схему (рисунок 2), позволяющую получить как инвертирующее, так и не инвертирующее усиление (применяется при добротностях £ < 100). [2]

Рисунок 3. Схема ФНЧ первого порядка.

Рисунок 2. Схема биквадратного ФНЧ.

Расчет удобно вести в следующей последовательности:

1. Выбираем С -10 (6);

/с

2. Вычисляем

К4 -

®СС1

к =

К4 % =К4

КС' 2 в

к, - *

3 С

(7)

Подставим и рассчитаем численные значения элементов четырёх фильтров второго порядка в соответствии с данными. ФНЧ первого порядка

10

0

г

1

реализуется по схеме, представленной на рисунке 3. Расчет ФНЧ первого порядка, производится по формулам 8-11. 10 1 „ КЯ

1С Я^, (9) Я - ~кк~1

С 2 -

(10) Я3 - КЯ1 (11)

Подставим и рассчитаем численные значения элементов одного фильтра первого порядка в соответствии с данными по формулам (8) и (9). ФНЧ второго порядка (или звено второго порядка в фильтре более высокого порядка) можно настраивать, ориентируясь на его АЧХ, представленную на рисунке 4.

Рисунок 4. АЧХ ФНЧ второго порядка.

Для Q > 0.707 максимум АЧХ Кт имеет место на частоте /т, где:

К_ -

2СК

/т - ГАС - В

Вл/4С - В2

Частота среза ФНЧ настраивается с помощью Я3, коэффициент передачи задается с помощью К = —, затем с помощью устанавливается . Вся процедура может быть повторена несколько раз. [3]

Рисунок 5. График АЧХ. При выполнении данной работы, был разработан фильтр нижних частот c необходимыми параметрами, проанализированы его компоненты, рассчитан порядок, передаточная функция, а также была проведена его дальнейшая настройка. Весь математический расчет велся в программе MathCAD с последующим проектированием фильтра нижних частот и его компонентов в системе OrCAD. График АЧХ разработанного фильтра представлен на рисунке 5.

Использованные источники:

1. Джонсон Д. и др. Справочник по активным фильтрам: пер. с англ. -М.:Энергоатомиздат, 1983. - 128с.

2. Конденсаторы: Справочник / Четвертков И.И., Дьяков М.Н. и др. М.: радио и связь, 1993 - 392с.

3. Резисторы: Справочник / Дубровин В.В., Иванов Д.М. и др. М.: Радио и связь, 1991 - 528с.

4. Операционные усилители и компараторы. М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2001 - 560с.

УДК 316

Горовенко Т.А. студент 4 курса Институт Электроники и Приборостроения «Самарский Государственный Аэрокосмический Университет имени академика С.П. Королева (Национальный Исследовательский

Университет)» (СГАУ) Россия, г. Самара КОНФЛИКТ: ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ В данной статье рассмотрены основные понятия конфликтов, причины их возникновения, а также возможные способы их решения в кротчайшие временные сроки.

Ключевые слова: конфликтология, конфликт, конфликтоген, факторы конфликта, причины.

CONFLICT: CAUSES AND SOLUTIONS

This article describes the basic concepts of conflict, their causes and possible solutions in the shortest time possible.

Keywords: Conflict, conflict konfliktogen factors of the conflict, the reasons

В настоящее время существует множество определений и понятий что такое конфликт, но в рамках данной статьи выбрано следующее определение конфликта. Конфликт - столкновение противоположно направленных целей, интересов, позиций, мнений или отсутствие согласия. Главную роль в возникновении конфликта играют так называемые слова конфликтогены. Конфликтогенами могут быть как слова, так и действия (бездействия) сторон конфликта. Основное свойство конфликтогенов - зарождение, возникновение и развитие конфликта. Из литературных источников [1] следует, что одиночный конфликтоген не способен привести к полноценному конфликту. Для полноценного конфликта необходима эскалация конфликтогенов. Такая ситуация складывается, когда один