|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Cálculo de filtros LC. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Radioamador iniciante Combinando indutores e capacitores, é possível construir filtros, em primeiro lugar, de ordens superiores (a ordem do filtro, via de regra, é igual ao número de seus elementos reativos), ou seja, com declives mais acentuados da resposta em frequência em o stopband e, em segundo lugar, introduzindo significativamente menos atenuação na banda passante. Idealmente, quando bobinas e capacitores são sem perdas (seu fator de qualidade é infinito), os filtros LC não apresentam nenhuma perda. O filtro LC mais simples é um circuito oscilatório. Incluído como mostrado na fig. 38, ele atuará como um filtro passa-banda estreito sintonizado na frequência f0= 1/2π√CL.
Na frequência de ressonância, a resistência de loop está ativa: R0 = pQ. onde p é a resistência característica, igual à reatância da bobina e do capacitor. É mais conveniente calculá-lo pela fórmula p = √L / C. Como o capacitor geralmente não apresenta perdas, o fator de qualidade do circuito é igual ao fator de qualidade da bobina. É mais fácil determinar experimentalmente a frequência de ressonância e o fator de qualidade montando a cascata de acordo com o esquema acima. Você precisará de um gerador de sinal que crie uma tensão de entrada Uin e algum tipo de medidor de saída com alta resistência interna, o melhor de tudo um osciloscópio. Servirá para registrar a tensão Uout. Mudando a frequência do gerador, será possível registrar o Uout máximo na frequência de ressonância do circuito f0. O resistor R1 e a resistência do circuito ressonante r0 formam um divisor e Uout = Uin/(R1+r0). Tendo medido as tensões na entrada e na saída, agora é fácil calcular a impedância ressonante e, em seguida, o fator de qualidade do circuito. Outra maneira de medir o fator de qualidade é medir a largura de banda do loop 2Δf, onde Δf é o desvio de frequência do oscilador no qual Uout cai para 0,7 do valor ressonante. O fator de qualidade está relacionado à largura de banda por uma fórmula simples Q = f0/2Δf. Nesse caso, deve-se ter em mente que não é o fator de qualidade intrínseco (construtivo) do circuito Q0 que será medido, mas um valor um pouco menor - o fator de qualidade do circuito desviado pelo resistor R1. Portanto, a resistência do resistor neste experimento deve ser escolhida tão grande quanto possível. Freqüentemente, o resistor é substituído por um pequeno capacitor; na prática, basta trazer a sonda do gerador para a saída superior (de acordo com o diagrama) do circuito. A impedância de entrada de um osciloscópio, ou outro dispositivo conectado ao circuito, também não é infinitamente grande e, claro, reduz seu fator de qualidade. O método para calcular o fator de qualidade "carregado" é simples: você precisa encontrar uma nova resistência ressonante formada pela conexão paralela de R1 e R0 e depois dividi-la por p. Então, a resistência R2 conectada à saída é levada em consideração da mesma maneira. Um filtro passa-banda de loop único é um dispositivo muito imperfeito. Se quisermos usar as propriedades do circuito completamente, ou seja, obter uma curva de ressonância acentuada correspondente ao fator de qualidade construtiva, então o circuito deve ser carregado fracamente escolhendo R1 e R2 muito maiores que R0. Então o coeficiente de transferência de energia é pequeno, o que significa uma grande perda na largura de banda. Se o circuito for fortemente carregado selecionando R1 = R2 << R0, o coeficiente de transmissão tende ao máximo possível (-6 dB), mas o circuito perde quase completamente suas propriedades ressonantes. No entanto, um único circuito é freqüentemente usado na entrada de receptores de rádio ou em amplificadores ressonantes devido à sua simplicidade. O coeficiente de transferência de tensão aumenta se pelo menos R2 puder ser aumentado (por exemplo, conectando o circuito à porta de um transistor de efeito de campo, que serve para amplificar ainda mais o sinal). Resta coordenar o circuito do lado da entrada (por exemplo, com um alimentador de antena de 75 ohms). Use uma conexão de autotransformador (Fig. 39) ou um divisor capacitivo (Fig. 40).
No primeiro caso R1 = R0(n1/n0)2, onde n1 é o número de voltas do "terra" ao tap: n0 é o número total de voltas da bobina (a conexão das partes da bobina é considerada forte) No segundo caso R1 = R0C12/(C1 + C2)2. Se R2 não for infinito, primeiro você precisa levá-lo em consideração calculando o novo R0 (reduzido pela conexão paralela de R2) e, em seguida, calcular a correspondência de entrada. Os parâmetros de um filtro passa-faixa estreito podem ser significativamente melhorados, incluindo dois, três ou mais circuitos. A conexão entre eles pode ser indutiva ou capacitiva externa. O coeficiente de indutância mútua é escolhido para ser Q vezes menor que a indutância das bobinas, e a capacitância dos capacitores de acoplamento é Q vezes menor que as capacitâncias do loop, com Q sendo determinado a partir da largura de banda necessária do filtro. Se O for muito menor que o fator de qualidade construtivo das bobinas, as perdas no filtro são pequenas. A entrada e a saída do filtro são carregadas com resistores R = pQ. O sinal ao circuito pode ser aplicado não apenas em paralelo, como descrito acima, mas também em série, como na Fig. 41. Neste caso, se for necessário obter uma curva de ressonância aguda, a resistência R2, como antes, deve ser escolhida tanto quanto possível, e R1, ao contrário, o mínimo possível. Com uma pequena resistência interna do gerador, tal circuito possui um grande coeficiente de transferência de tensão na frequência de ressonância, igual a Q no limite. Nas frequências mais baixas, o coeficiente de transferência tende a não ser zero, como nos filtros já considerados, mas para um. Um caso muito interessante é quando no filtro de acordo com o esquema da Fig. 41, selecione as resistências na entrada e na saída iguais à característica, ou seja, R1 \u2d RXNUMX \uXNUMXd p.
Acontece um filtro passa-baixo correspondente, cujo coeficiente de transferência é constante e igual a 1/2 (-6 dB) em todas as frequências de zero à frequência ressonante do circuito L1C1 e diminui com um novo aumento na frequência . A inclinação da resposta de frequência é de 12 dB por oitava, como deveria ser para um filtro de segunda ordem. Na banda passante do filtro 0 ... f0, o coeficiente de transferência é frequentemente considerado igual a um, considerando a tensão de entrada não o gerador EMF, mas a tensão entre a saída superior do resistor R1 de acordo com o circuito e o fio comum . Além disso, o resistor R1 pode ser a resistência interna do gerador. O gerador, por assim dizer, "vê" a resistência de carga R2 através de um filtro que é transparente na banda passante e fornece potência máxima em R1 = R2. A propósito, a maioria dos geradores de medição tem uma resistência interna padrão de 50 ohms, e a escala de tensão de saída é calibrada para o caso de sua carga também em 50 ohms. Se a saída de tal gerador não estiver carregada com nada, a tensão de saída será duas vezes maior do que a escala do atenuador de saída mostra! Para obter inclinações mais acentuadas da resposta de frequência, um par dos links em forma de L descritos é usado, conectando-os de acordo com a Fig. 42 para formar uma ligação em T, ou de acordo com a fig. 43 para formar um link em U. Neste caso, um filtro passa-baixa de terceira ordem é obtido. Normalmente, os elos em forma de U são os preferidos, pois eles têm indutores menos trabalhosos para fabricar.
Também é possível "aumentar" a ordem dos filtros. Por exemplo, na Fig. 44 mostra como um filtro passa-baixa de quinta ordem de dois links é composto de dois links em forma de U. Tem uma resposta de frequência muito acentuada na banda de corte - 30 dB por oitava. Pode ser ainda mais frio se pequenos capacitores adicionais forem conectados em paralelo com as bobinas. Nas frequências dos circuitos ressonantes resultantes, são obtidos dois pontos de "amortecimento infinito", situados na banda de parada. Em alguns casos, o papel de capacitores adicionais pode ser desempenhado pela capacitância entre voltas das bobinas. O HPF é construído de maneira semelhante, apenas as bobinas são substituídas por capacitores e os capacitores são substituídos por bobinas. Os filtros passa-banda de banda larga são obtidos pela cascata de um filtro passa-baixa e um filtro passa-alta, preferencialmente com um estágio amplificador isolador entre eles. Pergunta para autoteste. Usando as fórmulas deste capítulo, obtenha as fórmulas de cálculo para a indutância e capacitância do link em forma de L do filtro passa-baixa. Calcule o LPF de acordo com a fig. 44 para um receptor heteródino amador de rádio. A frequência de corte do filtro é de 2,7 kHz e a impedância característica é de 1,6 kΩ.
Desenhe um circuito de filtro com a designação das classificações do elemento e plote sua resposta de frequência em uma escala logarítmica. resposta. Os parâmetros do link em forma de L correspondente do filtro passa-baixa (Fig. 41, 42) são encontrados a partir da relação R = p, onde R é a resistência de carga do filtro; p é sua impedância característica, igual à reatância de seus elementos na frequência de corte: L=R/2πfc,C=1/2πfcR. Tendo recebido essas fórmulas, não é mais difícil calcular os elementos de um filtro passa-baixa de dois links (Fig. 44) de um receptor heteródino, levando em consideração o fato de que as indutâncias de ambas as bobinas devem ser 2L, as capacitâncias dos capacitores extremos - C, a capacitância do capacitor do meio - 2C: L = 1,6-103/ 6,28.2,7-103 - 0,095H = 95 mH, 2L = 190 mH; C \u1d 6,28 / 2,7 10 XNUMX31,6 103 = 0,037x10-6F \u0,037d 2 uF, 0,074C \uXNUMXd XNUMX uF. Na prática de fabricação do filtro, o número de espiras da bobina é calculado a partir das informações apresentadas no Capítulo 5. Neste caso, é aconselhável a utilização de anéis de ferrite, que fornecem um bom fator de qualidade da bobina e são pouco suscetíveis à interferência de campos estranhos. Um pouco pior em ambos os aspectos são os circuitos magnéticos feitos de placas de aço em forma de W, por exemplo, de transformadores usados anteriormente em receptores portáteis de transistor. Por exemplo, vamos calcular o número de voltas da bobina em um anel de ferrite K16x8x4 feito de ferrita de grau 2000NM. Vamos usar a fórmula L=μμ0N2/eu. Substituindo nele os valores μ = 2000, μ0 = 4π-10-7rH/M,S=16 10-6M2, l=38 10-3M, obtemos L -10-6N2 ou N - 103L Substituindo o valor L = 0,19 H, obtemos N = 430 voltas. Deve-se notar que, ao contrário da crença popular, esses filtros simples são pouco críticos para a distribuição dos parâmetros de seus elementos; em qualquer caso, desvios de ± 5% têm praticamente pouco efeito na forma da resposta de frequência. Os cálculos também podem ser realizados com precisão adequada. As resistências de fonte e carga do filtro são ainda menos críticas e desvios de até ± 25% são aceitáveis aqui. Autor: V.Polyakov, Moscou
Uma nova maneira de controlar e manipular sinais ópticos
05.05.2024 Teclado Primium Seneca
05.05.2024 Inaugurado o observatório astronômico mais alto do mundo
04.05.2024
▪ Companheiro robô Disney para pessoas solteiras ▪ Família NEC LaVie Hybrid Zero de ultrabooks conversíveis leves
▪ seção do site E então apareceu um inventor (TRIZ). Seleção de artigos ▪ Artigo de Francisco de Assis. Aforismos famosos ▪ artigo Como funciona um CD? Resposta detalhada ▪ artigo Plaina-universal. oficina em casa ▪ artigo Caixa relâmpago. Segredo do Foco
Página principal | Biblioteca | Artigos | Mapa do Site | Revisões do site
www.diagrama.com.ua |
Veja outros artigos seção 
Últimas notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica:
Todos os idiomas desta página