Проектирование устройств фильтрации
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ечение, для построения и анализа активных аналоговых фильтров. Программа генерирует схему фильтра с минимальным количеством компонентов по заданным параметрам. Особенности программы FilterLab: - Построение активных фильтров 8-го порядка Чебышева, Бесселя (максимум) - Рабочие частоты от 0.1Гц до 10МГц Пользователь может указывать: - Полосу пропускания, задерживания и добротность фильтра - Минимальный коэффициент пульсаций - Линейность задержки фазы и др. После получения результата FilterLab строит АЧХ активного фильтра. Программа позволяет изменять номиналы конденсаторов сгенерированной схемы, затем программа автоматически переiитывает значения остальных компонентов. Это может быть необходимо при подборе реальных элементов. FilterLab генерирует Spice модель полученного активного фильтра для последующего анализа конструкции в других программах. FilterLab может быть использован для построения сглаживающих фильтров работающих совместно ЦАП. При этом программе необходимо указать разрешающую способность ЦАП и скорость дискретизации.
В заключение упомянем программу синтеза передаточных функций цифровых фильтров с конечными и бесконечными импульсными характеристиками Digital Filter Design, созданную в виде исполняемого кода с помощью утилиты Application Builder программы LabView корпорации National Instruments (www.natinst.com).
2. Метод проектирования устройств фильтрации по рабочим параметрам
Проектирование ФНЧ по методу рабочих параметров. При проектировании ФНЧ по методу рабочих параметров исходной является характеристика рабочего затухания (ХРЗ) . Общий вид ХРЗ ФНЧ представлен на рисунке 2.1. Жирной линией показана ХРЗ идеального ФНЧ. ХРЗ реального ФНЧ имеет три области: I - полоса пропускания (0-wD); II - переходная область (wD-wS); III - полоса задерживания (wS-ТР). Здесь: wD - граничная частота полосы пропускания (частота среза) ФНЧ; wS - граничная частота полосы задерживания (частота гарантированного затухания в полосе задерживания); aD - неравномерность ХРЗ в полосе пропускания; aS - гарантированное затухание в полосе задерживания. Характеристика iитается заданной, если известны все приведенные параметры.
Рис. 2.1 Общий вид характеристики рабочего затухания ФНЧ
На первом этапе проектирования необходимо найти такие параметры нормированной ХРЗ, которые позволят выбрать из справочной литературы либо найти путем аппроксимации математическую модель ФНЧ-прототипа. На втором этапе осуществляется операция денормирования коэффициентов математической модели ФНЧ-прототипа. Затем (при необходимости) производится раiет и построение частотных характеристик денормированной математической модели ФНЧ, которая сравнивается с заданной ХРЗ ФНЧ.
Нормирование оси частот производится к частоте среза проектируемого ФНЧ. При этом ось частот w преобразуется в нормированную ось , частота гарантированного затухания wS преобразуется в нормированную частоту , а частота среза
wD - .
Далее по известным параметрам aD, aS, ?S, а также учитывая вид выбранной аппроксимации ХРЗ идеального ФНЧ (Баттерворта, Чебышева, Золотарева-Кауэра и др.), из справочной литературы находят операторную передаточную функцию KФНЧ(P) ФНЧ-прототипа. Затем выполняют операцию денормирования модели KФНЧ(P). Она соответствует замене в выражении для KФНЧ(P) переменной p на p/wDg, где wDg - нормирующая частота (граничная частота полосы пропускания ФНЧ). Операция денормирования не добавляет новых коэффициентов, а лишь изменяет значения существующих в соответствии с нормирующей частотой. Как следствие, вид частотных характеристик остается таким же, как в случае нормированных математических моделей, изменяется лишь масштаб по оси абсцисс.
Проектирование ФВЧ по методу рабочих параметров. Исходной при проектировании ФВЧ по методу рабочих параметров, как и в случае ФНЧ, является ХРЗ . Общий вид ХРЗ ФВЧ представлен на рис. 2.2. Жирной линией показана ХРЗ идеального ФВЧ.
Рис. 2.2 - общий вид характеристики рабочего затухания ФВЧ
ХРЗ реального ФВЧ имеет три области: I - полоса задерживания (0-wS); II - переходная область (wS-wD); III - полоса пропускания (wD-ТР). Здесь: wD - граничная частота полосы пропускания (частота среза) ФВЧ; wS - граничная частота полосы задерживания (частота гарантированного затухания); aD - неравномерность ХРЗ в полосе пропускания; aS - гарантированное затухание в полосе задерживания. Характеристика iитается заданной, если известны все приведенные параметры.
Этапы проектирования ФВЧ те же, что и при проектировании ФНЧ, за исключением дополнительного этапа преобразования модели ФНЧ-прототипа в модель ФВЧ.
Нормирование оси частот производится к частоте среза проектируемого ФВЧ. При этом ось частот w преобразуется в нормированную ось , частота гарантированного затухания wS преобразуется в нормированную частоту , а частота среза wD - .
Находят частоту гарантированного затухания ФНЧ-прототипа: . По известным параметрам aD, aS, , учитывая вид выбранной аппроксимации, определяют операторную передаточную функцию KФНЧ(P) ФНЧ-прототипа. После этого выполняют преобразование математической модели ФНЧ-прототипа в математическую модель ФВЧ.
Преобразование модели ФНЧ-прототипа в модели других фильтров выполня