ГАО ВПО НИТУ МИСи С Институт ИТАСУ Кафедра

ГАО ВПО НИТУ «МИСи. С» Институт ИТАСУ Кафедра КИУСА Доклад по техническим средствам автоматизации «Операционные усилители. Схемы активных фильтров» . Выполнили: студенты гр. АРМ-09 -1 Мустафина Айгуль, Рылькова Мария Проверил: к. т. н. , доцент Бекаревич А. А. Москва 2012

Операционные усилители Операционный усилитель (ОУ, Op. Amp) — усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы. В настоящее время ОУ получили широкое применение, как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов.

Фильтр Высоких Частот (ФВЧ, High-Pass) Требуется он для отсекания сигнала, частота которого ниже определенного порога, который называется частотой среза. Простейший ФВЧ выглядит так: Рис. 1 Первая схема с неинвертирующим включением ОУ, вторая - с инвертирующим.

Это фильтр первого порядка с ослаблением ненужного сигнала - крутизной - 6 д. Б на октаву. Определить частоту среза можно, рассчитывая реактивное сопротивление конденсатора. Сопротивление конденсатора должно стать равным сопротивлению резистора, включенного последовательно с конденсатором. Формула следующая: (1) где f - частота в Герцах, C - емкость в Фарадах, Ec - сопротивление в Омах.

Если крутизна фильтра первого порядка кажется недостаточной, можно справить фильтр второго порядка - с крутизной 12 д. Б на октаву как показано на рисунке. Рис. 2 Фильтр Баттерворта.

Чтобы посчитать его граничную частоту можно воспользоваться следующими соотношениями: R 1=R 2; С 1=2 С 2; , (2) где f - частота, C - емкость, R - сопротивление. При выборе резисторов надо учесть, что их номиналы должны лежать в пределах 10 -100 к. Ом, поскольку выходное сопротивление фильтра растет вместе с частотой и если номиналы резисторов выходят за вышеуказанные рамки это может отрицательно сказаться на работе фильтра.

Фильтр Низких Частот (ФНЧ, Low-Pass) Работа этого фильтра прямо противоположна предыдущему - он отрезает сигнал, частота которого выше частоты среза. В принципе, все то же самое, что и в предыдущем случае, только конденсатор включается не последовательно с резистором, а параллельно ему. Рис. 3 Схема 1 - неинвертирующее включение, схема 2 - инвертирующее. Частота среза считается, как и в случае ФВЧ, по формуле (1)

Схема фильтра второго порядка – тоже схема фильтра Баттерворта: считается точно так же, как было описано ранее.

Полосовой Фильтр (Band-Pass) Полосовой фильтр применяется в тех случаях, когда необходимо выделить некую полосу частот из всего спектра. Например, в спектроанализаторах. Рис. 5

Фильтр-пробка (Notch Filter) Этот фильтр используется для ослабления некой выбранной частоты(практически до нуля) Рис. 6 Формула Рассчета: (3) где R=R 3=R 4 - сопротивление, C=C 1=C 2 – ёмкость;

Фильтр-пробка с двойным Т-мостом Рис. 7 С помощью этого фильтра можно не только ослаблять выбранную частоту, но и регулировать степень её ослабления переменным резистором R 4. Формула расчета номиналов такая же, как и в предыдущем случае (3).

Спасибо за внимание!