Разрабатывая «радиоуправляемое реле» я решил использовать частотный способ кодирования команд управления. При этом фильтр было принято решение построить на ОУ, потому что в корпусе оставался ещё не задействованный блок ОУ. Но на этом фантазировать я ещё не закончил, немного подумал и решил, что можно еще с экономить на деталях используя элементы, которые есть в наличии. Это и привело к написанию этой статьи «расчет полосового фильтра на ОУ». Покопавшись в книгах, собрав всю необходимую информацию составил алгоритм расчета фильтра с однополярным питанием. Но об этом потом, а сейчас не много теории.
Все фильтры разделяются на: активные фильтры, использующие для формирования частотной характеристики заданного вида как пассивные (резисторы и конденсаторы), так и активные (транзисторы, микросхемы) элементы, и пассивные фильтры, которые для формирования частотной характеристики заданного вида используют лишь пассивные (резисторы и конденсаторы) элементы. А сейчас поговорим о полосовых фильтрах.
Полосовой фильтр так называется потому, что он пропускает лишь тот частотный диапазон на который настроен, при этом частоты находящиеся за пределами данного диапазона ослабляются. Любой полосовой фильтр имеет несколько основных параметров определяющих его характеристики: полоса пропускания (полоса в которой сигнал проходя через фильтр имеет наименьшее затухание), полоса затухания (полоса в которой, сигналы ослабляются), коэффициент усиления (характеристика фильтра, которая отвечает за то во сколько раз сигнал будет усилен или ослаблен в полосе пропускания).
Идеальный полосовой фильтр имеет прямоугольную полосу пропускания, но на практике этого добиться невозможно, а можно лишь в какой-то степени лишь приблизиться такой форме. Реальный фильтр неспособен полностью задержать частоты за границами желаемого диапазона частот, в результате имеется область у границ заданного диапазона, где сигнал лишь частично ослабляется. Эта область называется крутизной спада фильтра, и измеряется в «дБ» затухания на октаву.
Принцип работы полосового фильтра основан на изменении коэффициента усиления в зависимости от частоты входного сигнала. Основной в фильтре является RC-цепочка, включенная в цепь обратной связи которая, при изменении частоты влияет на коэффициента усиления. Ну все думаю теории хватит перейдем к расчетам.
Расчет произведем по ниже приведенной схеме. Элементы R1-R3 и C1, C2 — определяют полосу пропускания и коэффициент усиления. R4, R5 — смещение рабочей точки, это необходимо для питания от однополярного источника. Микросхема ОУ выполняет роль активного элемента и подключать ее необходимо согласно Datasheet. Ниже схемы на картинках приведен расчет полосового фильтра на ОУ, но вы так же можете воспользоваться файлами расчета в Mathcad 14 и модели в Multisim 11.
Схема полосового фильтра на ОУ
Данный фильтр можно использовать в светомузыкальных устройствах, радиоуправлении, датчиках и так далее.
Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
A
Операционный усилительLM3581
С1, C2
Конденсатор3300 пФ2
R1
Резистор3.3 кОм1
R2
Резистор240 Ом1
R3
Резистор1.5 мОм1
R4
Резистор24 кОм1
R5
Резистор20 кОм1
Добавить все
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- Расчет и моделирование фильтр.zip (629 Кб)