Активные фильтры на операционных усилителях
Рисунок 1. Электрическая схема фильтра нижних частот 2-го порядка. Электрические схемы исследуемых модулей — активных фильтров. G=50; SR=10 В/мкс; f1=1МГц; Iq=5мА; Uos=100мВ; Iв=0.2нА; Vs=15В; Vсм=10В; Vout=10В; Cl=250пФ. Результаты экспериментальных и теоретических исследований. Наименование факультета — Электрофизический факультет. Рисунок 5. ФЧХ фильтра низких частот второго порядка. Рисунок… Читать ещё >
Активные фильтры на операционных усилителях (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Наименование факультета — Электрофизический факультет
Наименование направления — Приборостроение
Отчет по лабораторной работе
«Активные фильтры на операционных усилителях»
Выполнил: М.В. Головин
Проверил: преподаватель И. А. Плотников
Томск-2009
1. Цель работы
Цель лабораторной работы — изучение схемотехники активных фильтров и влияния динамических параметров операционных усилителей на их частотные характеристики.
2. Применяемое оборудование
При выполнении данной лабораторной работы используется следующее оборудование:
· Лабораторная установка состоит из: фильтра нижних частот второго порядка (ФНЧ2) и модуля фазовращателя (ФВ).
· Комплект соединительных кабелей.
· Генератор сигналов Г3−112.
· Частотомер электронно-счетный Ч3−54.
· Осциллограф универсальный С1−64.
· Цифровой мультиметр М-65.
3. Электрические схемы исследуемых модулей — активных фильтров
Рисунок 1. Электрическая схема фильтра нижних частот 2-го порядка
Рисунок 2. Электрическая схема модуля фазовращателя
4. Структурная схема лабораторной установки
Рисунок 3. Структурная схема лабораторной установки
фильтр динамический усилитель электрический
5. Основные параметры используемых ОУ
ФНЧ2 (140УД6)
G[тыс.]=70; Iq=4мА; Uos=10мВ; Iв=30нА; Vs=15В; Vсм=7В; Vout=12В; Rin=1МОм.
ФВ (140УД8Б)
G[тыс.]=50; SR=10 В/мкс; f1=1МГц; Iq=5мА; Uos=100мВ; Iв=0.2нА; Vs=15В; Vсм=10В; Vout=10В; Cl=250пФ.
6. Результаты экспериментальных и теоретических исследований
№ | f, Гц | T, c | w, радс | Ua, B | Uв, В | К | ?t, c | щ, град | |
0,1 | 62,8 | 4,1 | 4,6 | 1,121 951 | 0,02 | ||||
0,71 428 571 | 87,92 | 4,1 | 4,6 | 1,121 951 | 0,009 | 45,36 | |||
0,35 714 286 | 175,84 | 4,5 | 4,6 | 1,22 222 | 0,004 | 40,32 | |||
0,20 833 333 | 301,44 | 4,52 | 4,6 | 1,17 699 | 0,002 | 34,56 | |||
0,11 111 111 | 565,2 | 4,56 | 4,58 | 1,4 386 | 0,0009 | 29,16 | |||
0,2 222 222 | 4,6 | 4,58 | 0,995 652 | 0,0004 | 64,8 | ||||
0,1 020 408 | 6154,4 | 4,6 | 3,1 | 0,673 913 | 0,0002 | 70,56 | |||
0,680 272 | 9231,6 | 4,6 | 2,92 | 0,634 783 | 0,0002 | 105,84 | |||
0,42 735 | 14 695,2 | 4,7 | 0,425 532 | 0,0002 | 168,48 | ||||
0,243 902 | 4,73 | 1,2 | 0,2537 | 0,15 | 221,4 | ||||
0,113 636 | 4,74 | 0,84 | 0,177 215 | 0,0001 | 316,8 | ||||
0,102 041 | 4,68 | 0,6 | 0,128 205 | 0,3 | 105,84 | ||||
0,781 | 4,68 | 0,28 | 0,59 829 | 0,22 | 101,376 | ||||
0,411 | 152 729,6 | 4,6 | 0,04 | 0,8 696 | 0,12 | 105,0624 | |||
0,317 | 4,6 | 0,018 | 0,3 913 | 0,7 | 79,38 | ||||
0,176 | 356 641,2 | 4,64 | 0,007 | 0,1 509 | 0,5 | 102,222 | |||
0,106 | 591 764,4 | 4,6 | 0,004 | 0,87 | 0,25 | 848,07 | |||
0,50 | 4,6 | 0,004 | 0,87 | 0,1 | 715,32 | ||||
0,30 | 2 110 852,44 | 4,62 | 0,003 | 0,649 | 0,9 | 1089,039 | |||
0,15 | 4 275 298,4 | 4,52 | 0,003 | 0,664 | 0,45 | 1102,864 | |||
0,13 | 4 932 374,8 | 4,5 | 0,003 | 0,667 | 0,35 | 989,6166 | |||
Рисунок 4. АЧХ фильтра низких частот второго порядка.
Рисунок 5. ФЧХ фильтра низких частот второго порядка.
Таблица 2. Частотные характеристики фазовращателя.
№ | f, Гц | T, c | w, радс | Ua, B | Uв, В | К | ?t, c | щ, град | |
0,100 000 | 62,8 | 3,82 | 4,4 | 1,151 832 | 0,868 182 | ||||
0,65 789 | 95,456 | 4,1 | 4,4 | 1,73 171 | 0,931 818 | 38,304 | |||
0,42 373 | 148,208 | 4,3 | 4,4 | 1,23 256 | 0,977 273 | 30,5856 | |||
0,35 714 | 175,84 | 4,2 | 4,4 | 1,47 619 | 0,954 545 | 25,2 | |||
0,13 333 | 4,5 | 4,4 | 0,977 778 | 1,22 727 | 21,6 | ||||
0,9 259 | 678,24 | 4,5 | 4,4 | 0,977 778 | 1,22 727 | 19,0512 | |||
0,5 882 | 1067,6 | 4,5 | 4,6 | 1,22 222 | 0,978 261 | 27,54 | |||
0,3 106 | 2022,16 | 4,5 | 4,6 | 1,22 222 | 0,978 261 | 46,368 | |||
0,909 | 4,72 | 4,6 | 0,974 576 | 1,26 087 | 91,08 | ||||
0,666 | 9432,56 | 4,72 | 4,6 | 0,974 576 | 1,26 087 | 86,5152 | |||
0,304 | 20 648,64 | 4,72 | 4,6 | 0,974 576 | 1,26 087 | 106,5312 | |||
0,127 | 4,72 | 4,6 | 0,974 576 | 1,26 087 | 170,64 | ||||
0,60 | 4,72 | 4,6 | 0,974 576 | 1,26 087 | 187,488 | ||||
0,31 | 4,72 | 4,6 | 0,974 576 | 1,26 087 | 258,984 | ||||
0,13 | 4,72 | 4,63 | 0,980 932 | 1,19 438 | 176,328 | ||||
0,7 | 4,72 | 4,63 | 0,980 932 | 1,19 438 | 209,9088 | ||||
0,4 | 4,6 | 4,63 | 1,6 522 | 0,993 521 | 233,856 | ||||
0,2 | 4,6 | 4,63 | 1,6 522 | 0,993 521 | 340,992 | ||||
0,1 | 4,6 | 4,2 | 0,913 043 | 1,95 238 | 330,48 | ||||
0,48 | 4,6 | 4,2 | 0,913 043 | 1,95 238 | 529,2 | ||||
0,14 | 4,54 | 3,2 | 0,704 846 | 1,41 875 | 954,864 | ||||
Рисунок 6. АЧХ модуля фазовращателя.
Рисунок 7. ФЧХ модуля фазовращателя.
Вывод
В данной лабораторной работе были изучены схемы построения активных фильтров первого, второго порядка на операционных усилителях. Экспериментальным путем получены амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики фильтров. Выяснили, что с увеличением частоты амплитуда выходного напряжения у ФВ меняется незначительно, а у ФНЧ2 изменяется значительно с 4. 6 В до 0.003 В. Отклонение экспериментальных характеристик от теоретических связанно с погрешностью в измерениях,