Фильтрация сигнала

Тот факт, что помехи искажают сигнал и вызывают ложную информацию, заставляет искать пути их ликвидации или уменьшения. С этой целью обычно применяются различные фильтры.

Активные фильтры представляют собой комбинацию пассивных частотно- избирательных цепей и активных элементов - как правило сложных транзисторных устройств, которые передают в пассивные цепи некоторую мощность от источника питания.

Широкое применение нашли активные RC - фильтры, где в качестве активного элемента используется ОУ, в качестве пассивных RC - цепи.

Так как на заданный полезный сигнал действуют одногармоническая НЧ и ВЧ помеха, с известными частотами, то целесообразно использовать заграждающий фильтр. Данный выбор фильтра позволит подавить помехи с наименьшими искажениями полезного сигнала. В данной курсовой работе рассматривается активный заграждающий фильтр второго порядка с мостом Вина-Робинсона (рис. 47).

Рисунок 47 - Активный заграждающий фильтр второго порядка с мостом Вина-Робинсона

При включении моста Вина-Робинсона в цепь обратной связи усилителя можно получить любое значение добротности. Соответствующая схема представлена на рис. 47. Передаточная функция усилителя равна

Отсюда можно непосредственно определить необходимые параметры фильтра. Для расчета схемы следует задать величины А0,Q, fr и С; затем получим

R2 = 1/2πfrC; α = 3Q - 1; β = - 3A0Q.

Резонансную частоту фильтра можно устанавливать, перестраивая оба резистора R2 и постепенно переключая конденсаторы С. Если в результате недостаточной точности настройки моста сигнал с резонансной частотой подавляется не полностью, можно провести точную настройку с помощью незначительного изменения сопротивления 2R3.

Расчёт элементов фильтра:

Ёмкость С выбирается из соотношения: C = 10/fr мкФ

R2=1/2*π*Cfr,

где fr - частота среза фильтра, берётся равной частоте входной помехи

Добротность Q задаём равной 1.

Тогда α = 3Q - 1=2 β = - 3A0Q=3,

где А0= -1 , коэффициент усиления цепи на средних частотах.

Резисторы R1 и R3 рассчитываются из условий:

R1=R2/ β,

R3=R2/ α.

Фильтрация НЧ помех

Рассчитаем элементы схемы для фильтрации НЧ помехи:

С1=С2=40мкФ, R2=12 кОм, R1=R2/3=4кОм, R3=R2/2=6кОм,

R4=R5=1/2*π*fср*С1=16 кОм, R6=1кОм, R7=2R6=2кОм.

Рисунок 48- Схема подавления НЧ помехи

Рисунок 49 - АЧХ фильтра

Рисунок 50 - График исходного V(V1:+), искажённого НЧ помехой V(V2:+) и отфильтрованного сигнала V(R8:1,R8:2)

Рисунок 51 - График АЧХ спектра исходного V(V1:+), искажённого НЧ помехой V(V2:+) и отфильтрованного сигнала V(R8:1,R8:2)

Фильтрация ВЧ помех

С1=С2=0.67мкФ, R2=12 кОм, R1=R2/3=4кОм, R3=R2/2=6кОм,

R4=R5=1/2*π*fср*С1=16кОм, R6=1кОм, R7=2R6=2кОм

Статья в тему

Особенности развития спутникового телевидения в России
Мечта человека о возможности видеть на любые расстояния отражена в легендах и сказках многих народов. Осуществить эту мечту удалось в наш век, когда общее развитие науки и техники подготовило основу для передачи изображения на любое расстояние. Телевидение, является самым обширны ...