Download miễn phí Bài giảng Lọc thông tích cực



Chọn dung sai của tụ và điện trở phụ thuộc vào độ nhạy của bộ lọc và hiệu suất
của bộ lọc. Hai thông số quan trọng của bộ lọc là tần số gãy fc và hệ số phẩm Q.
Tụ gốm NPO (COG) được khuyến nghị cho các bộ lọc hiệu suất cao để giảm
thiểu các biến thể của fc và Q. Tụ này giữ giá trị danh định trên một diện rộng nhiệt
độ và điện áp. Nhiều đặc tính nhiệt độ của tụ gốm được xác định bằng mã 3 kí tự như:
COG, X7R, Z5U và Y5V.
Tụ gốm loại COG có giá trị chính xác nhất. Nhóm giá trị từ 0.5pF đến khoảng
47nF, với dung sai ban đầu từ 0.25% cho các giá trị nhỏ hơn và 1% cho các giá trị cao
hơn. Điện dung trôi theo nhiệt độ điển hình là 30ppm/oC.
Nhóm giá trị của tụ gốm loại X7R từ 100pF đến 2.2uF, với dung sai ban đầu
+1%, điện dung trôi theo nhiệt độ là ±15%.
Cho các giá trị cao hơn, tụ điên tantalum sẽ được sử dụng.
Các tụ chính xác khác là bạc mica, metallized polycarbonate và cho nhiệt độ cao
có polypropylene hay polystyrene.
Giá trị của tụ không được chia nhỏ ra mịn như giá trị của điện trở nên giá trị của
tụ sẽ được xác định trước, sau đó sẽ tính ra giá trị điện trở và chọn giá trị điện trở
thực.
Cho các bộ lọc hiệu suất cao, điện trở 0.1% được khuyến nghị.
Giá trị của điện trở sẽ ở trong nhóm từ 1kΩđến 100kΩ.
Giá trị của tụ có thể trong nhóm từ 1nF đến vài uF.


http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2014-06-04-bai_giang_loc_thong_tich_cuc.cuzoVZp1Ft.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-68889/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

NGƯỜI BIÊN SOẠN : KS.BÙI VĂN THƠM
-----------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------- 1
CHƯƠNG 1: LỌC THÔNG TÍCH CỰC
I/ LOW PASS FILTER (LỌC THÔNG THẤP):
1) Hàm truyền của bộ lọc LPF:
 Hàm truyền tổng quát:
ai, bi là các hệ số của bộ lọc.
Q là hệ số phẩm chất.
Độ dốc đặc tuyến tần số là – n*20 dB/decade (n là bậc bộ lọc).
 Hàm truyền cho 1 giai đoạn đơn:
 Hàm truyền cho mạch lọc bậc 1: hệ số b = 0.
2) First order Low Pass Filter
Hình 1:LPF bậc 1 không đảo Hình 2: LPF bậc 1 đảo
 Hàm truyền:
NGƯỜI BIÊN SOẠN : KS.BÙI VĂN THƠM
-----------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------- 2
 Tính toán: xác định tần số gãy (fc), độ lợi dc A0, tụ C1 từ đó tính ra R1, R2.
Chọn a1 = 1 hay chọn theo bảng 4, 5, 10.
3) Second order Low Pass Filter
a) LPF Sallen – Key topology:
Hình 3: General Sallen LPF Hình 4: Unity Sallen LPF
 Hàm truyền:
(Hàm truyền cho hình 3)
(Hàm truyền cho hình 4)
 Tính toán: chọn giá trị C1, C2 thỏa mãn :
Tính R1, R2:
NGƯỜI BIÊN SOẠN : KS.BÙI VĂN THƠM
-----------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------- 3
Ví dụ 1: thiết kế mạch lọc thông thấp Tschebyscheff bậc 2 có tần số gãy là 3khz với
độ gợn băng thông là 3dB.
Giải: từ bảng 9 nhận được các hệ số a1 = 1.0650, b1 = 1.9305
Cho C1 = 22nF, suy ra C2:
Tính R1, R2:
Hình 5 : mạch thết kế
Chú ý: nếu chọn R1 = R2 = R; C1 = C2 = C ta có các biểu thức sau:
Hàm truyền tổng quát:
Các hệ số mạch lọc:
Tính toán: cho C tìm R và A0.
NGƯỜI BIÊN SOẠN : KS.BÙI VĂN THƠM
-----------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------- 4
Hình 6: mạch lọc thông thấp bậc 2 hiệu chỉnh độ lợi
Bảng 1 : hệ số mạch lọc bậc 2
b) LPF Multiple Feedback topology(MFB): Loại này thường dùng trong bộ lọc
đòi hỏi có hê số Qs và độ lợi dc A0 cao.
Hình 7 : mạch lọc thông thấp bậc 2 MFB
 Hàm truyền:
 Hệ số:
 Tính toán: cho C1, C2 thỏa mãn:
NGƯỜI BIÊN SOẠN : KS.BÙI VĂN THƠM
-----------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------- 5
Tính R1, R2, R3:
4) Higher Order Low Pass Filter:(bộ lọc thông thấp bậc cao)
Để có được những đặc tính lọc mong muốn, chúng ta có thể thiết kế những
mạch lọc có bậc cao hơn 2, bằng cách mắt nối tiếp bộ lọc bậc 1 với bộ lọc bậc 2 thích
hợp như cấu hình bên trên. Ví dụ: bộ lọc bậc 6 là nối tiếp 3 bộ lọc bậc 2.
Ví dụ 2: thiết kế bộ lọc thông thấp bậc 5 Butterworth với độ lợi dc là 1( A0 = 1 ) , có
tần số gãy là fc = 50khz.
Giải: từ bảng 5 nhận được các hệ số sau
NGƯỜI BIÊN SOẠN : KS.BÙI VĂN THƠM
-----------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------- 6
First filter:
Với C1 = 1nF, suy ra R1:
Giá trị gần nhất 1% là 3.16kΩ.
Second filter:
Với C1 = 820pF, suy ra C2:
Giá trị gần nhất 5% là 1.5nF.
Có C1, C2 thế vào:
Kết quả như sau:
R1, R2 có giá trị với 1%.
Third filter: phần mạch và cách tính như bộ lọc thứ 2.
Chọn C1 = 330pF, suy ra C2:
Giá trị gần nhất 10% là 4.7nF.
Có C1, C2, suy ra R1, R2:
NGƯỜI BIÊN SOẠN : KS.BÙI VĂN THƠM
-----------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------- 7
R1 = 1.45kΩ với giá trị gần nhất 1% chọn R1 = 1.47kΩ
R2 = 4.51kΩ với giá trị gần nhất 1% chọn R2 = 4.53kΩ
Hình 8: Fifth-Order Unity Gain Butterworth LPF.
II/ HIGH PASS FILTER (LỌC THÔNG CAO)
1) Hàm truyền bộ lọc HPF:
Hàm truyền tổng quát:
là độ lợi.
Hàm truyền của 1 bộ lọc đơn trong chế độ nối tầng:
Hàm truyền của 1 bộ lọc đơn bậc 1:
2) Bô lọc HPF bậc 1:
Hình 9: HPF không đảo bậc 1 Hình 10: HPF đảo bậc 1
Hàm truyền:
NGƯỜI BIÊN SOẠN : KS.BÙI VĂN THƠM
-----------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------- 8
Các hệ số:
Tính toán: xác định tần số gãy fc, độ lợi dc , tụ C1, từ đó tính ra R1, R2
3) Bộ lọc HPF bậc 2:
a) Sallen – Key Topology:
Hình 11: General Sallen-Key HPF
Hàm truyền:
Chú ý: chọn C1 = C2 = C
Hình 12: Unity – Gain Sallen-Key HPF
Hàm truyền:
NGƯỜI BIÊN SOẠN : KS.BÙI VĂN THƠM
-----------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------- 9
Thông số:
Tính toán: cho C, tính R1, R2
b) Multiple Feedback Topology: mô hình này thường được dùng trong bộ lọc có
Qs cao và yêu cầu độ lợi cao.
Hình 13: MFB HPF bậc 2
Hàm truyền:
Thông số:
Tính toán: cho C, C2 tính R1, R2
NGƯỜI BIÊN SOẠN : KS.BÙI VĂN THƠM
-----------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------- 10
4) Bộ lọc HPF bậc cao:
Để đạt được đặt tính lọc có độ dốc lớn mong muốn, chúng ta thiết kế bộ lọc có
bậc cao bằng cách nối tầng bộ lọc bậc 1 với bộ lọc bậc 2 (nối tiếp).
Ví dụ 3: thiết kế bộ lọc HPF Bessel bậc 3 với độ lợi bằng 1, có tần số gãy là fc =
1khz.
Giải: từ bảng 4 ta nhận được các hệ số sau
First Filter: với C1 = 100nF, suy ra R1:
Giá trị gần nhất 1% là R1 = 2.1kΩ
Second Filter: với C = 100nF, suy ra R1, R2:
Giá trị gần nhất 1% là R1 = 3.16kΩ
Giá trị gần nhất 1% là R2 = 1.65kΩ
Hình 14: Third-Order Unity-Gain Bessel HPF
III/ BANDWITH FILTER (LỌC DẢI)
Băng thông danh định:
Tần số giữa danh định (Q = 1):
Hệ số phẩm:
Với Ω = fi/fc
NGƯỜI BIÊN SOẠN : KS.BÙI VĂN THƠM
-----------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------- 11
1) Bộ lọc thông dải bậc 2:
Hàm truyền tổng quát:
Khi thiết kế:
Đáp ứng độ lợi:
a) Sallen-Key Topology:
Hình 15: Sallen-Key BPF
Hàm truyền:
NGƯỜI BIÊN SOẠN : KS.BÙI VĂN THƠM
-----------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------- 12
Thông số:
Hệ số phẩm Q có thể thay đổi thông qua độ lợi G mà không cần hiệu chỉnh tần
số giữa fm. Nhưng Q và Am không thể hiệu chỉnh độc lập. Chú ý cẩn thận khi giá trị
của G = 3, sẽ làm cho Am có giá trị vô hạn, mạch sẽ dao động.
Tính toán: xác định fm và C, tính R1
Bởi sự phụ thuộc giữa Q và Am nên có 2 sự lựa chọn để tìm R2.
Tính theo Am tính theo Q
b) Multiple Feedback Topology:
Hình 16: MFB Band-Pass
Hàm truyền:
NGƯỜI BIÊN SOẠN : KS.BÙI VĂN THƠM
-----------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------- 13
Thông số:
Mạch cho phép hiệu...

---