Активные фильтры
ЦЕЛИ РАБОТЫ
1. Изучить особенности работы фильтра Саллена и Кея на ОУ.
2. Построить ЛАЧХ фильтра для диапазона звуковых частот, для различных значений коэффициента усиления.
3. Сделать выводы о применимости исследованного фильтра.
КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Активными называются электрические фильтры, преобразующие спектр входного сигнала при помощи внешнего (в случае с ОУ необходимо наличие двух источников) источника напряжения.
Применение ОУ позволяет реализовать ЛАЧХ RLC-цепи, имеющей большую скорость спада в области частоты среза, нежели это способна обеспечить RC-цепь. Такое решение позволяет применять данный фильтр на низких частотах, на которых нецелесообразно применять индуктивности.
Для исследуемого фильтра Саллена и Кея полоса пропускания может быть более или менее плоской, в зависимости от коэффициента усиления схемы, который не может превышать 3. При этом максимально плоской ЛАЧХ соответствует K = 1,6. Такой фильтр носит название фильтра Баттерворта и применяется в том случае, когда к полосе пропускания фильтра предъявляются соответствующие требования. Однако использование фильтров с другими величинами K также может быть оправдано, поскольку неравномерность ЛАЧХ в области полосы пропускания позволяет существенно усилить некоторую часть спектра по амплитуде, что может быть полезным в ряде случаев.
|
|
ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ
1. Собрать схему фильтра Саллена и Кея (рис. 20.1) и произвести измерения ЛАЧХ при различных значениях коэффициента усиления.
2. Результаты измерений занести в табл. 20.1.
3. Построить ЛАЧХ фильтра на одной системе координат, в логарифмическом масштабе.
Рис. 20.1 Схема для снятия ЛАЧХ фильтра Саллена и Кея
Табл. 20.1 Данные для построения ЛАЧХ при различных значениях коэффициента усиления | |||||||
при R2 = 27 кОм | |||||||
f, гц | 30 | 50 | 300 | 103 | 2∙103 | 5∙103 | 20∙103 |
UВХ, B | |||||||
UВЫХ, B | |||||||
К, дБ | |||||||
при KU = R2 =51 кОм | |||||||
f, гц | 30 | 50 | 300 | 103 | 2∙103 | 5∙103 | 20∙103 |
UВХ, B | |||||||
UВЫХ, B | |||||||
К, дБ | |||||||
при R2 = 75 кОм | |||||||
f, гц | 30 | 50 | 300 | 103 | 2∙103 | 5∙103 | 20∙103 |
UВХ, B | |||||||
UВЫХ, B | |||||||
К, дБ |
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
1. Исследованная схема активного фильтра.
2. Измеренные ЛАЧХ.
3. Выводы по работе.
ВЫВОДЫ
1. Применение ОУ позволяет реализовать ЛАЧХ LC-фильтра без применения катушки индуктивности, использование которой нецелеообразно на низких частотах.
|
|
2. Недостатком исследованного фильтра является необходимость в двуполярном источнике напряжения. При невозможности реализовать двуполярное питание следует использовать активные фильтры на транзисторах.
Лабораторно-практическая работа №21