Расчет аналоговых и дискретных устройств связи
Процесс проектирования фильтра, выделяющего гармонику, полученную на выходе нелинейного преобразователя. Расчет масштабного усилителя и спектра сигнала. Характеристика технических требований к устройству, определение условий баланса амплитуд и фаз.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 29.05.2015 |
Размер файла | 637,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное агентство связи
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение
высшего профессионального образования
«Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
кафедра ТЭЦ
Курсовая работа
по курсу ТЭЦ
тема: Расчет аналоговых и дискретных устройств связи
Выполнил студент
группы ММ-24
Голубев В.А.
Новосибирск 2014
Содержание
Введение
Техническое задание
1. Расчет автогенератора
1.1 Расчет масштабного усилителя
2. Расчет спектра сигнала на выходе нелинейного преобразователя
3. Расчет дискретного сигнала на входе дискретного фильтра
4. Расчет дискретного фильтра
5. Расчет сигнала на выходе БИХ-фильтра
Заключение
Список литературы
Приложение А
Введение
Целью данной курсовой работы является разработка устройства, которое будет содержать как аналоговую, так и дискретную части.
Следовательно, в данной работе мы будем преобразовывать аналоговый сигнал в цифровой.
Аналоговая часть схемы содержит автогенератор на биполярном транзисторе КТ301Б с пассивной RC-цепью обратной связи, который вырабатывает исходное колебание. Так же в эту часть входит нелинейный преобразователь, где в качестве резистивного нелинейного элемента используется полевой транзистор КП305Е. Задача нелинейного преобразователя заключается в том, чтобы исказить гармонический сигнал и выявить в составе его спектра гармоники с большими амплитудами.
Дискретная часть представляет собой БИХ-фильтр, выделяющий нужную нам гармонику, полученную на выходе нелинейного преобразователя.
Нашей задачей и является проектирование этого фильтра.
Мы проектируем дискретный, а не аналоговый фильтр именно потому, что цифровые фильтры имеют более высокую точность, они работают с сигналами дискретизированными по времени. Дискретный фильтр почти не подвержен внешним шумам. Атак же важным фактором является легкость его реализации.
Техническое задание
Спроектировать дискретный фильтр, выделяющий гармоническое колебание заданной частоты из сигнала на выходе нелинейного преобразователя и удовлетворяющий условиям, указанным в таблице 1
Таблица 1- Технические требования к устройству
Заданные параметры |
Обозначения |
|
Требования к автогенератору |
||
1. Тип автогенератора |
Схема рисунок С1 |
|
2. Тип транзистора |
КТ301Г |
|
3. Частота генерации |
||
4. Напряжение питания |
||
5. Сопротивление в коллекторной цепи |
||
Требования к нелинейному преобразователю |
||
1. Тип нелинейного преобразователя |
Схема рисунок С2 |
|
2. Тип нелинейного элемента |
ГД107А |
|
3. Напряжение смещения |
||
4. Амплитуда напряжения на входе |
||
Требования к БИХ-фильтру |
||
1. Порядок НЧ-прототипа |
m=2 |
|
2. Номер гармоники, выделяемой фильтром |
n=3 |
|
3. Неравномерность ослабления в полосе пропускания |
||
4. Ослабление в полосе пропускания |
1. Расчет автогенератора
Необходимо определить значения всех элементов схемы и найти амплитуду стационарного колебания на выходе генератора
В качестве задающего генератора в работе используется схема С.1 на биполярном транзисторе с пассивной RC-цепью обратной связи.
Для работы схемы необходимо выполнение следующих условий:
Ср>>С
Ri>>Rк
R>>Rк
В стационарном режиме автогенератора на частоте генерации щг = 2рfгдолжны выполняться условия баланса амплитуд и баланса фаз:
(1.1)
где ? модуль передаточной функции (усилительного элемента);
? модуль передаточной функции (цепи обратной связи);
? аргумент передаточной функции усилительного элемента;
? аргумент передаточной функции цепи обратной связи.
Для получения передаточной функции транзистор был заменен упрощенной эквивалентной схемой С.3, т.е. активный элемент был представлен источником тока, управляемый напряжением (ИТУН).Для заданной схемы:
(1.2)
где ? средняя крутизна ВАХ активного элемента генератора, мА/В
где R ? сопротивление в цепи обратной связи, кОм;
С ? емкость в цепи обратной связи, нФ;
? входное сопротивление составного транзистора,кОм
Из формулы (1.3) видно, что, значит для выполнения условия баланса фаз необходимо, чтобы цепь обратной связи вносила сдвиг фаз, равный р. Это будет выполняться при равенстве нулю мнимой части знаменателя выражения:
Из формулы (1.4) получаем выражение для частоты генерации:
Найдем значения сопротивлений и R, входящих в формулы (1.5), (1.6) для расчета щги.
Входное сопротивление составного транзистора
(1.7)
где в- коэффициент усиления транзистора VT1;
Rбэ2 - входное сопротивление транзистора VT2
Для определения ви Rбэ2нужно выбрать рабочую точку транзистора. Для этого вначале необходимо построить проходную характеристику транзистора iк = F(Uбэ) - зависимость действующего значения тока в выходной цепи от входного напряжения Uбэ. В свою очередь, исходными для построения проходной характеристики являются:
· входная характеристика транзистора iб = F(Uбэ) (рисунок С.4);
· выходные характеристики транзистора iк = F(Uкэ) (рисунок С.5).
Эти характеристики для транзисторов являются справочным материалом. На семействе выходных характеристик транзистора КТ301Б (рисунок С.5) проводим нагрузочную прямую через точки с координатами (0; Uпит авт) и(Uпит авт/ Rк авт).
По точкам пересечения нагрузочной прямой с выходными характеристиками строится промежуточная характеристика iк=F(iб)(рисунок С.6). Для этих целей удобно составить таблицу:
Таблица 1.1 - Промежуточная характеристика
Iб, мА |
0,05 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
|
Iк, мА |
1,1 |
2,05 |
3,05 |
4,1 |
4,5 |
Теперь, используя полученную зависимость (рисунок С.6) и входную характеристику iб = F(uбэ)(рисунок С.4), определяют требуемую зависимость iк=F(uбэ) (рисунок С.7).
Все данные, необходимые для построения характеристики, сведём в таблицу:
Таблица 1.2 - Проходная характеристика
Uбэ, В |
0,615 |
0,665 |
0,7 |
0,73 |
0,75 |
|
Iб, мА |
0,05 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
|
Iк, мА |
1,1 |
2,05 |
3,05 |
4,1 |
4,5 |
По проходной характеристике определяем положение рабочей точки. Лучше всего задаться значением Uбэ0 = 0.7 В.
По входной ВАХ транзистора определяем динамическое входное сопротивление транзистора VT2 в рабочей точке:
Коэффициент усиления транзистора по току:
Зная и по формуле (1.7) можно рассчитать сопротивление составного транзистора:
Из условия R>>Rкследовало бы выбрать значение R=10*Rк авт=18кОм.
Определим амплитуду стационарного колебания на выходе генератора. Для этого построим зависимость средней крутизны проходной характеристики Sсрот амплитуды напряжения обратной связи umбэ:Sср = F(umбэ).
Значения средней крутизны для разных значений uбэможно определить по формуле:
Таблица 1.3 - Данные для построения средней крутизны
um бэ, В |
0,02 |
0,04 |
0,06 |
0,08 |
0,1 |
|
iк max, мА |
3,7 |
4,3 |
4,5 |
4,6 |
4,7 |
|
iк min, мА |
2,3 |
1,7 |
1,4 |
1,1 |
1 |
|
Sср, мА/В |
35 |
32,5 |
25,8 |
21,87 |
18,5 |
На основании этой таблицы строим колебательную характеристику Sср = F(um бэ). Она приведена на рисунке С.8. Для того, чтобы по колебательной характеристике определить стационарное действующее значение Uбэ необходимо предварительно рассчитать значение средней крутизны в стационарном режиме .
Известно, что . С другой стороны из баланса амплитуд . Отсюда
Определим значение для рассчитанных значений и R.
Для этого расчетного значения средняя стационарная крутизна равна:
Полученное значение меньше максимального значения Sср
( 25,01 мА/В 35 мА/В), то сопротивление R подобрано правильно. Значит схема будет генерировать колебания.
Найдем стационарное действующее значение umбэ.
Используя характеристику Sср = F(um бэ) (рисунок С.8), и зная значение средней крутизны в стационарном режиме , найдем стационарное действующее значение um бэ. Оно равно um бэ=0,064В. Тогда напряжение на выходе генератора в стационарном режиме находим из соотношения:
Определим теперь значение емкости в цепи обратной связи. Из выражения для частоты (1.5) найдем
Емкость Cр разделительного конденсатора выбирается из условия Cр>>C или 1/()0,01R. Возьмем =0,5 мкФ. Осталось только определить значение сопротивления Rб задающего рабочую точку uбэ0, iбэ0. Рассчитаем его по формуле:
Вывод:Был произведен расчет автогенератора. В результате были найдены значения всех элементов схемы: значение емкости в цепи обратной связи ; емкость разделительного конденсатора =0,5 мкФ и сопротивление, задающее рабочую точку и сопротивление R=18кОм
Так же мы рассчитали напряжение на выходе генератора в стационарном режиме
1.1 Расчет масштабного усилителя
При подключении нелинейного преобразователя к автогенератору необходимо обеспечить развязку этих устройств.Значит, входное сопротивление нелинейного преобразователя (НП) должно быть намного больше выходного сопротивления генератора.
Так как схема С.2 на полевом транзисторе имеет небольшое входное сопротивление, то между генератором и преобразователем нужно включать развязывающее устройство.
Амплитуда напряжения на выходе автогенератора , больше амплитуды напряжения Um =2,6 В, которое следует подать на вход нелинейного преобразователя, поэтому сигнал генератора нужно ослабить.
Для ослабления сигнала подходит схема С.19. Передаточная функция такой схемы :
Выбирая соответствующие значения R1 и R2, добиваются получения нужной амплитуды колебания.
ЗададимR1=10 кОм, R2= 9,02 кОм
Рассчитав, значения сопротивлений усилителя, добились получения нужной амплитуды колебания.
2. Расчет спектра сигнала на выходе нелинейного преобразователя
Схема типового нелинейного преобразователя приведена на схеме С.2. В качестве резистивного нелинейного элемента используется полевой транзистор.
При подключении нелинейного преобразователя к автогенератору необходимо обеспечить развязку этих устройств. Значит, входное сопротивление нелинейного преобразователя должно быть намного больше выходного сопротивления генератора.
Такому условию удовлетворяет схема С.2 на полевом транзисторе. Такую схему подключают непосредственно к генератору.
Исходные данные:
Тип нелинейного элемента - КП305Е
Напряжение смещения U0 = -0,4 В.
Напряжение на входе Um =1 В.
Сопротивление нагрузки Rн=50 Ом.
Методика анализа схем включает в себя аппроксимацию ВАХ нелинейного элемента и расчет спектрального состава выходного тока и напряжения.
На рисунке С.9 изображены графики ВАХ и временные характеристики.
Напряжение, подаваемое на вход нелинейного преобразователя, имеет вид Uвх(t)=U0+Umcos(щt)= -1,1+2,6cos(2р*22,1*103t), В. Используя проходную ВАХ транзистора, графически определим вид тока на выходе нелинейного преобразователя (рисунок С.9). Амплитуда на входе достаточно велика, поэтому выбираем кусочно-линейную аппроксимацию:
где S - крутизна ВАХ,мА/В ;
- напряжение отсечки,В
По ВАХ определяем Uотс=0,52 В.
Для расчета S выбираем любую точку на прямой, аппроксимирующей ВАХ, например =0,6 В; = 7,8 мА, тогда
Рассчитаем угол отсечки:
Запишем закон изменения тока на периоде и проверим правильность аппроксимации:
(2.13)
imax=iс(0)=(2.14)
Из рисунка С.9: imax=iс(0)=7,8 мА
Максимальное значение тока, рассчитанное по формуле (2.14), полученной в результате аппроксимации характеристики, совпало с максимальным значением, определенным по ВАХ нелинейного элемента. Значит, аппроксимация выполнена правильна.
Напряжение на выходе нелинейного преобразователя:
u=·, (2.15)
где сопротивление нагрузки . Rн=50 Ом.
(2.16)
На рисунке С.10 показан график периодического напряжения на выходе нелинейного преобразователя.
Вычисляем функции Берга по формулам:
Амплитуды гармоник спектра напряжения на выходе нелинейного преобразователя вычислим по формуле:
В результате расчетов получены значения гармоник одностороннего спектра напряжения, результаты представлены в таблице 2.1:
Таблица 2.1 - Спектр напряжения на выходе нелинейного преобразователя
k |
, мВ |
||
0 |
0,007 |
33,238 |
|
1 |
0,013 |
65,408 |
|
2 |
0,013 |
62,276 |
|
3 |
0,012 |
57,294 |
|
4 |
0,010 |
50,797 |
|
5 |
0,009 |
43,213 |
|
6 |
0,007 |
35,024 |
|
7 |
0,006 |
26,727 |
|
8 |
0,004 |
18,791 |
|
9 |
0,002 |
11,625 |
В соответствии с таблицей 2.1 построим односторонний спектр амплитуд напряжения (рисунок С.11).
Перейдем от тригонометрической формы спектра к комплексной, применяя следующие формулы:
, (2.19)
где - гармоники одностороннего спектра,мВ;
- гармоники одностороннего спектра, мВ
Результаты расчетов представлены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 - Двухсторонний спектр амплитуд на выходе нелинейного преобразователя
k |
, мВ |
|
-9 |
17,271 |
|
-8 |
11,5114 |
|
-7 |
-19,458 |
|
-6 |
-61,024 |
|
-5 |
-46,056 |
|
-4 |
82,901 |
|
-3 |
531,951 |
|
-2 |
1459,987 |
|
-1 |
2009,21 |
|
0 |
1109,955 |
|
1 |
2009,21 |
|
2 |
1459,987 |
|
3 |
531,951 |
|
4 |
82,901 |
|
5 |
-46,056 |
|
6 |
-61,024 |
|
7 |
-19,458 |
|
8 |
11,5114 |
|
9 |
17,271 |
На рисунке С.12 показан двухсторонний спектр амплитуд напряжения на выходе нелинейного преобразователя.
Вывод: в результате мы получили значение амплитуд гармоник напряжения на выходе нелинейного преобразователя
3.Расчет дискретного сигнала на входе дискретного фильтра
В этом разделе необходимо получить спектр дискретного сигнала.
Необходимо выбрать период дискретизации исходя из одностороннего спектра сигнала на выходе нелинейного преобразователя.
Определяем верхнюю границу спектра
, (3.11)
где - верхняя граница спектра, кГц;
n- количество гармоник учитываемых при расчете;
- частота генерации, кГц
Учтем, что гармониками, амплитуды которых составляют менее 10% от амплитуды первой гармоники, можно пренебречь.
Из таблицы 2.1 видно, что в спектре данного сигнала необходимо учесть 4 гармоники. Тогда по формуле (3.11) получаем :
.
По теореме Котельникова определим частоту дискретизации .
Тогда период дискретизации
Период сигнала
Число отсчетов на периоде
Выполним дискретизацию сигнала u(t), запишем значения на периоде при N=8.
Для разныхn, определим . Полученные значения сведем в таблицу 3.1
Таблица 3.1- Дискретные отсчеты входного сигнала
n |
nT, мкс |
, В |
|
0 |
0 |
10,624 |
|
1 |
5,656 |
3,8801 |
|
2 |
11,312 |
0 |
|
3 |
16,968 |
0 |
|
4 |
22,624 |
0 |
|
5 |
28,28 |
0 |
|
6 |
33,936 |
0 |
|
7 |
39,592 |
3,8782 |
По результатам расчетов построим дискретный сигнал рисунок С.13
Определим спектр дискретного сигнала по формуле прямого дискретного преобразования Фурье (ДПФ)
Подставив свои значения в формулу (3.13) получаем:
Результаты расчета запишем в таблицу 3.2
Таблицы 3.2- Спектр входного сигнала
k |
, В |
||
0 |
18,374 |
0 |
|
1 |
16,107 |
0 |
|
k |
, В |
||
2 |
10,624 |
0 |
|
3 |
5,144 |
0 |
|
4 |
2,864 |
0 |
|
5 |
5,144 |
0 |
|
6 |
10,624 |
0 |
|
7 |
16,104 |
0 |
Спектр дискретного сигнала на рисунке С.14 является периодической функцией частоты.
Вывод: Из рисунка С.14 видно,что амплитудный спектр дискретного сигнала является периодическим повторением двухстороннего спектра аналогового сигнала с масштабным коэффициентом N, равным периоду. Следовательно, поставленная задача выполнена.
4. Расчет дискретного фильтра
В этом разделе нам необходимо рассчитать БИХ-фильтр для выделения заданной гармоники, построить полную схему БИХ-фильтра с указанием его значений элементов ,а так же рассчитать его частотные характеристики. Проверить, соответствуют ли значения ослаблений спроектированного фильтра с заданными требованиями.
Рассчитаем БИХ-фильтр для выделения второй гармоники при частоте генерируемых колебаний.
Центральная частота пропускания совпадает с частотой выделяемой гармоники
, ( 4.11)
где - центральная частота полосы пропускания, кГц;
n-номер выделяемой гармоники;
-частота генерирующих колебаний, кГц
Передаточную функцию БИХ-фильтра получим путем билинейного преобразования передаточной функции аналогового полосового фильтра (ПФ).В качестве такого фильтра выберем полиномиальный фильтр Баттерворта.
Расчет полосового фильтра сведем к расчету НЧ-прототипа.
Зададим границы полосы пропускания и непропускания справа ,:
и .
Так как характеристика ослабления фильтра должна обладать геометрической симметрией относительно выделяемой гармоники, то выполняется условие
,(4.12)
Из которого следует, что , .
Определим требования к НЧ-прототипу:
Нормированная частота
,(4.13)
где - частота полосы пропускания, кГц;
- частоты полосы непропускания,кГц
Коэффициент неравномерности ослабления в полосе пропускания
, (4.14)
где ?-коэффициент неравномерности ослабления в полосе пропускания;
Определим порядок фильтра Баттерворта
, (4.15)
где m-порядок НЧ-прототипа;
- ослабление в полосе непропускания, дБ;
?-коэффициент неравномерности ослабления в полосе пропускания;
-нормированная частота
Полученный порядок фильтра удовлетворяет заданным требованиям.
Для выбранного порядка фильтра m найдем полюсы передаточной функции НЧ-прототипа. Для этого,сначала,запишем выражение для квадрата АЧХ передаточной функции
, (4.16)
Определим полюсы квадрата АЧХ
, (4.17)
Выбираем только те полюсы ,которые находятся в левой полуплоскости,получаем:
,
Теперь определим полюсы передаточной функции аналогового полосового фильтра по известным полюсам НЧ-прототипа
, (4.18)
где - полюсы передаточной функции аналогового полосового фильтра;
- ширина полосы пропускания, рад/с;
- i-ый полюс передаточной функции НЧ-прототипа ;
- центральная частота полосы пропускания фильтра, рад/с
Таблица 4.1 - Значения полюсов аналогового ПФ
Номер полюса |
Полюсы H(p) полосового фильтра |
||
-б Ч104 |
±щЧ104 |
||
1,3 2,4 |
0,7239 0,7637 |
27,03 28,52 |
Запишем передаточную функцию полосового фильтра в виде произведения двух сомножителей второго порядка
где - коэффициенты числителя;
- коэффициенты знаменателя при p;
- свободные члены знаменателя
Результаты расчетов приведены в таблице 4.2
Таблица 4.2- Значения коэффициентов передаточной функции аналогового ПФ
Номер сомножителя |
Значение коэффициентов |
|||
1 |
2,103746675Ч104 |
1,4478Ч104 |
7,3114493Ч1010 |
|
2 |
2,103746675Ч104 |
1,5274Ч104 |
8,1397363Ч1010 |
Сформируем передаточную функцию искомого ПФ по формуле (4.19)
Для того, чтобы перейти от передаточной функции аналогового ПФ к передаточной функции дискретного ПФ, выполним замену в выражении (4.2):
где -определяется из условия совпадения центральных частот аналогового и дискретного ПФ
(4.22)
где -центральная частота полосы пропускания, кГц;
- частота дискретизации, кГц
Произведем замену и запишем передаточную функцию полосового БИХ-фильтра
где - постоянный умножитель на входе;
- коэффициенты полинома знаменателя i-ого аналогового ПФ
где - вспомогательная переменная
Коэффициенты полинома :
Полученные значения сведем в таблицу 4.3
Каждый сомножитель передаточной функции реализуется в виде дискретной канонической рекурсивной схемы второго порядка .Звенья соединяются каскадно.
Таблица 4.3- Значения коэффициентов дискретного фильтра
Номер сомножителя |
||||
1 |
555464.7673 |
-0.0521419 |
0.9478954 |
|
2 |
586085.6475 |
0.0521419 |
0.9478954 |
Определим значение постоянного умножителя на входе дискретной цепи по формуле (4.24)
С учетом полученных значений коэффициентов передаточная функция искомого БИХ-фильтра
Получим комплексную частотную характеристику БИХ-фильтра из передаточной функции H(z) , выполнив замену
где
- период дискретизации, мкс
Результаты расчета частотной характеристики фильтра приведены в таблице 4.4
Таблица 4.4- Расчет частотной характеристики фильтра
f,кГц |
H |
ц |
|||||
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
22,1 |
1,0667 |
88,4075 |
0,989 |
88,5236 |
0,001434192 |
176,9311 |
|
44,2 |
27,1321 |
-45,0205 |
27,1321 |
45,0205 |
1,000773524 |
0 |
|
66,3 |
0,989 |
-88,5236 |
1,0667 |
-88,4075 |
0,001434192 |
-176,9311 |
|
88,4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
110,5 |
0,989 |
88,5236 |
1,0667 |
88,4075 |
0,001434192 |
176,9311 |
|
132,6 |
27,1321 |
45,0205 |
27,1321 |
-45,0205 |
1,000773524 |
0 |
|
154,7 |
1,0667 |
-88,4075 |
0,989 |
-88,5236 |
0,001434192 |
-176,9311 |
По результатам расчета строим график амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) цепи смотри рисунок С.15
Так как преобразование (4.21) нелинейно, то границы полосы пропускания и непропускания дискретного БИХ-фильтра не будут совпадать с соответствующими значениями аналогового фильтра. Найдем эти значения из соотношения
где - частота цифрового фильтра, кГц;
- частота дискретизации, кГц;
- граница полосы пропускания и непропускания, кГц;
По формуле (4.46) , получаем границы полосы пропускания и непропускания цифрового фильтра:
Ослабление фильтра связано с частотной характеристикой выражением
где - ослабление фильтра ;
- комплексно частотная характеристика БИХ-фильтра
Определим ослабление в диапазоне частот , результаты расчетов запишем в таблицу 4.5
Таблица 4.5 - Расчет ослабления фильтра
f,кГц |
H |
A |
||||
40 |
8,1373 |
5,7215 |
0,0635 |
23,9445 |
||
40,738 |
10,2349 |
6,7113 |
0,09328 |
20,6042 |
||
41,369 |
13,0415 |
7,8604 |
0,1391 |
17,1334 |
||
42,738 |
27,9391 |
12,3371 |
0,4688 |
6,5802 |
||
43,369 |
38,1815 |
16,4674 |
0,8546 |
1,3647 |
||
43,570 |
37,8794 |
18,3436 |
0,9446 |
0,4950 |
||
43,8 |
34,7474 |
20,9782 |
0,9901 |
0,0864 |
||
44,2 |
27,1321 |
27,1321 |
1 |
0 |
||
44,6 |
20,9782 |
34,7474 |
0,9903 |
0,0846 |
||
44,829 |
18,3538 |
37,8713 |
0,9467 |
0,4757 |
||
45,415 |
13,7017 |
32,7167 |
0,6085 |
4,3147 |
||
46,829 |
8,3124 |
14,2658 |
0,1612 |
15,852 |
||
47,415 |
7,1002 |
11,1852 |
0,1084 |
19,299 |
||
47,660 |
6,7145 |
10,242 |
0,0932 |
20,6116 |
По результатам расчетов построим графики АЧХ и ослабления фильтра смотри рисунок С.16 и С.17
Необходимо проверить,соответствует ли ослабление спроектированного фильтра исходным данным.
По результатам расчетов представленных в таблице 4.5 видим, что:
ослабление на границе полосы пропускания
;
ослабление на границе полосы непропускания
;
Очевидно, что заданные при проектировании требования выполнены.
Вывод:
В результате расчетов были построены графики его частотных характеристик рисунок С.16 и С.17
Так же было установлено, что полученные ослабления спроектированного фильтра соответствуют заданным требованиям.
5. Расчет сигнала на выходе БИХ-фильтра
Необходимо получить сигнал на выходе БИХ-фильтра и определить выделилась ли нужная нам гармоника.
Определим отсчеты спектра выходного сигнала
(5.11)
где - спектр выходного сигнала;
- спектр входного сигнала;
- значения комплексной частотной характеристики на соответствующих частотах
Результаты расчетов представим в таблице 5.1
Таблица 5.1- Расчет спектра сигнала на выходе БИХ-фильтра
f,кГц |
k |
|||||||
0 |
0 |
18,374 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
22,1 |
1 |
16,107 |
0 |
0,0014 |
176,9311 |
0,0231 |
176,9311 |
|
44,2 |
2 |
10,624 |
0 |
1,0007 |
0 |
10,632 |
0 |
|
66,3 |
3 |
5,144 |
0 |
0,0014 |
-176,9311 |
0,0073 |
-176,9311 |
|
88,4 |
4 |
2,864 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
110,5 |
5 |
5,144 |
0 |
0,0014 |
176,9311 |
0,0073 |
176,9311 |
|
132,6 |
6 |
10,624 |
0 |
1,0007 |
0 |
10,632 |
0 |
|
154,7 |
7 |
16,104 |
0 |
0,0014 |
-176,9311 |
0,023 |
-176,9311 |
Для того,чтобы получить отсчеты дискретного сигнала на выходе БИХ---фильтра, применим к полученным значениям обратное дискретное преобразование Фурье (ОДПФ)
В данном случае формула (5.12) принимает вид :
Результаты расчетов представлены в таблице 5.2
Таблица 5.2- Дискретный сигнал на выходе БИХ-фильтра
n |
nT, мкс |
, В |
|
0 |
0 |
2,665 |
|
1 |
5,656 |
0,002793 |
|
2 |
11,312 |
-2,658 |
|
3 |
16,968 |
-0,002793 |
|
4 |
22,624 |
2,666 |
|
5 |
28,28 |
-0,002793 |
|
6 |
33,936 |
-2,658 |
|
7 |
39,592 |
0,002793 |
По результатам расчетов представленных в таблице 5.2 , построим значения и покажем огибающую дискретного выходного сигнала рисунок С.18
Сигнал на выходе цепи является периодическим. Определим его параметры. фильтр аналоговый усилитель связь
Максимальное значение амплитуды , период сигнала .
Тогда частота колебаний
Вывод:
При помощи БИХ-фильтра мы должны были выделить вторую гармонику с частотой f=44,2 кГц. Получив отсчеты дискретного сигнала на выходе, определили период сигнала и найдя частоту выяснили, что поставленная задача была выполнена: фильтр выделил нужную нам гармонику.
Список литературы
1. Бакалов, В. П. Основы теории цепей : учебник / В.П. Бакалов, В.Ф. Дмитриков, Б.И. Крук; под ред. В.П. Бакалова. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Горячая линия-Телеком, 2009. - 596с.
2. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы/ И.С. Гоноровский, В.П. Демин - М.: Высшая школа, 1986.
3. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов/ С.И.Баскаков. - М.: Высшая школа, 2005.
Приложение А
СПЕЦИФИКАЦИЯ
Обозна-чение |
Наименование |
Кол. |
Примечание |
|
Резисторы |
||||
R1 |
МЛТ±0,25-1,8 МОм ±5% |
1 |
||
R2 |
МЛТ±0,25-0,47 кОм ±5% |
1 |
||
R3,R4 |
МЛТ±0,25-2 кОм ±5% |
2 |
||
R5 |
МЛТ±0,25-10 кОм ±5% |
1 |
||
R6,R7,R8 |
МЛТ±0,25-39 кОм ±5% |
3 |
||
R9 |
МЛТ±0,25-51Ом ±5% |
1 |
||
Конденсаторы |
||||
С1,С2,С3 |
К10-17±25-0,75 нФ±5% |
3 |
||
С4,С5,С6 |
К10-17±25-0,75 мкФ±5% |
3 |
||
Транзисторы |
||||
VT1,VT2 |
КТ301Г |
2 |
||
Диоды полупроводниковые |
||||
VD1 |
ГД107А |
1 |
||
Микросхемы |
||||
DA1 |
K140УД6 |
1 |
||
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет автогенератора, спектра сигнала на выходе нелинейного преобразователя, электрических фильтров для второй и третьей гармоники. Расчет масштабного, развязывающего и выходных усилителей. Спецификация резистора, усилителя, конденсатора, транзистора.
курсовая работа [496,6 K], добавлен 28.05.2015Расчет автогенератора, входная характеристика транзистора КТ301Б. Расчет спектра сигнала на выходе нелинейного преобразователя. Схема нелинейного преобразователя, делителя напряжения. Спектр тока, напряжения. Расчет электрических фильтров, усилителя.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 01.02.2011Произведение расчета автогенератора, спектра сигнала на выходе нелинейного преобразователя, развязывающего устройства, электрических фильтров, выходного усилителя с целью проектирования прибора, вырабатывающего несколько гармонических колебаний.
курсовая работа [707,6 K], добавлен 04.06.2010Проектирование широко распространенного в аппаратуре связи устройства, вырабатывающего так называемую "сетку частот", то есть несколько гармонических колебаний. Расчет спектра сигнала на выходе нелинейного преобразователя и электрических фильтров.
курсовая работа [695,1 K], добавлен 06.01.2015Определение практической ширины спектра сигнала. Согласование источника информации с каналом связи. Определение интервала дискретизации сигнала. Расчет вероятности ошибки при воздействии "белого шума". Расчет энергетического спектра кодового сигнала.
курсовая работа [991,1 K], добавлен 07.02.2013Разложение непериодического сигнала на типовые составляющие. Расчет изображения аналогового непериодического сигнала по Лапласу. Нахождение спектральной плотности аналогового непериодического сигнала. Расчет ширины спектра периодического сигнала.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 13.01.2015Спектральный анализ аналоговых непериодического и периодического сигналов. Анализ аналоговой линейной электрической цепи во временной и частотной области. Расчет и построение спектра коэффициентов комплексного ряда Фурье. Расчет шины спектра сигнала.
курсовая работа [582,6 K], добавлен 02.09.2013Расчет спектральных характеристик сигнала. Определение практической ширины спектра сигнала. Расчет интервала дискретизации сигнала и разрядности кода. Определение автокорреляционной функции сигнала. Расчет вероятности ошибки при воздействии белого шума.
курсовая работа [356,9 K], добавлен 07.02.2013Расчет спектра сигнала и его полной энергии. Определение практической ширины спектра, интервала дискретизации и разрядности кода. Расчет автокорреляционной функции кодового сигнала. Общие сведения о модуляции. Расчет спектральных характеристик и ошибок.
курсовая работа [428,2 K], добавлен 07.02.2013Изображение спектров на входе и выходе аппаратуры формирования первичной группы каналов ТЧ. Выбор частоты дискретизации первичного сигнала, спектр которого ограничен частотами. Расчет спектра сигнала на выходе дискретизатора. Тактовая частота ИКМ сигнала.
контрольная работа [870,6 K], добавлен 05.04.2011Структура устройств обработки радиосигналов, внутренняя структура и принцип работы, алгоритмами обработки сигнала. Основание формирование сигнала на выходе линейного устройства. Модели линейных устройств. Расчет операторного коэффициента передачи цепи.
реферат [98,4 K], добавлен 22.08.2015Разработка усилителя низкочастотного сигнала с заданным коэффициентом усиления. Расчеты для каскада с общим коллектором. Амплитуда высших гармоник. Мощность выходного сигнала. Синтез преобразователя аналоговых сигналов на базе операционного усилителя.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 21.02.2016Разложение периодического сигнала на гармоники. Расчет фильтра для полосы частот с согласованием на выходе с сопротивлением нагрузки Rн. Расчет передаточной функции по напряжению Ku(p), графики АЧХ и ФЧХ фильтра. Расчет переходной характеристики фильтра.
курсовая работа [465,5 K], добавлен 21.01.2009Расчет структурной схемы усилителя. Определение числа каскадов. Распределение искажений по каскадам. Расчет оконечного каскада. Выбор транзистора. Расчет предварительных каскадов. Расчет усилителя в области нижних частот (больших времен).
курсовая работа [380,2 K], добавлен 19.11.2003Построение графиков амплитудного и фазового спектров периодического сигнала. Расчет рекурсивного цифрового фильтра, цифрового спектра сигнала с помощью дискретного преобразования Фурье. Оценка спектральной плотности мощности входного и выходного сигнала.
контрольная работа [434,7 K], добавлен 10.05.2013Динамический режим работы усилителя. Расчет аналоговых электронных устройств. Импульсные и широкополосные усилители. Схемы на биполярных и полевых транзисторах. Правила построения моделей электронных схем. Настройка аналоговых радиотехнических устройств.
презентация [1,6 M], добавлен 12.11.2014Расчет спектра и энергетических характеристик сигнала. Определение интервалов дискретизации и квантования сигнала. Расчет разрядности кода. Исследование характеристик кодового и модулированного сигнала. Расчет вероятности ошибки в канале с помехами.
курсовая работа [751,9 K], добавлен 07.02.2013Структура канала связи. Расчет спектральных характеристик модулированного сигнала, ширины спектра, интервала дискретизации сигнала и разрядности кода, функции автокорреляции, энергетического спектра, вероятности ошибки в канале с аддитивным белым шумом.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 07.02.2013Расчет практической ширины спектра сигнала и полной энергии сигнала. Согласование источника информации с каналом связи. Расчет интервала дискретизации и разрядности кода, вероятности ошибки при воздействии "белого шума". Определение разрядности кода.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 07.02.2013Расчет спектральных характеристик, практической ширины спектра и полной энергии сигнала. Определение интервала дискретизации и разрядности кода. Расчет автокорреляционной функции кодового сигнала. Расчет вероятности ошибки при воздействии "белого шума".
курсовая работа [1,4 M], добавлен 07.02.2013