|
Многокаскадный фильтр баттерворта, Частота среза |
|
|
|
Nov 28 2011, 13:22
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 28-11-11
Пользователь №: 68 560

|
Здравствуйте! Нужна срочная помощь не могу разобраться. Имеется фильтр имеющий 2 каскада...К ус1=3,34 К ус2=4,7 ...общая частота среза всего фильтра равна 5 Гц. Как определить частоту среза отдельных каскадов?
|
|
|
|
3 страниц
1 2 3 >
|
 |
Ответов
(1 - 41)
|
Nov 28 2011, 14:03
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 28-11-11
Пользователь №: 68 560

|
Цитата(Herz @ Nov 28 2011, 17:57)  По приведенным данным - никак. Нужны номиналы RC. элементы схемы же рассчитываются с использыванием частоты среза С = k/(2πfср) вот у меня и проблема расчитать элементы схемы...а без частоты среза не могу...так как есть только частота общго фильтра..а отдельных его каскадов нет
|
|
|
|
|
Nov 28 2011, 15:33
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 28-11-11
Пользователь №: 68 560

|
Цитата(Пушкарев Михаил @ Nov 28 2011, 19:24)  В общем случае частота среза всех каскадов должна быть одинакова и равна частоте среза фильтра? мне говорят обратное..типо что при многокаскадном построении фильтров полоса пропускания сужается...и частоту среза нужно брать больше...может быть я не так понимаю..что делать?
|
|
|
|
|
Nov 28 2011, 20:05
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 988
Регистрация: 3-11-10
Пользователь №: 60 636

|
Цитата(Herz @ Nov 28 2011, 17:57)  По приведенным данным - никак. Нужны номиналы RC. Почему никак? Указан конкретный тип фильтра, число звеньев (не указан порядок, но, как понимаю, предполагается второй. суммарно четвертый). Эти данные определяют параметры отдельных каскадов. Ку отношения к делу не имеет, является просто множителем. В общем, смотрим в книги по фильтрам, находим там коэффициенты для фильтров разных типов и порядков. Цитата(Пушкарев Михаил @ Nov 28 2011, 19:24)  В общем случае частота среза всех каскадов должна быть одинакова и равна частоте среза фильтра? Частота среза ФНЧ всегда ниже, чем звеньев - хотя бы потому, что АЧХ перемножаются, где звенья имеют -3дБ - общая будет равна сумме, для двух одинаковых звеньев -6дБ (но в данном случае звенья разные).
|
|
|
|
|
Nov 29 2011, 04:25
|
Профессионал
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 849
Регистрация: 6-02-05
Пользователь №: 2 451

|
Цитата(Niks102 @ Nov 28 2011, 09:33)  мне говорят обратное..типо что при многокаскадном построении фильтров полоса пропускания сужается...и частоту среза нужно брать больше...может быть я не так понимаю..что делать? Вам правильно говорят. Это закон. Дальше. Положим, Вам надо построить фильтр 4-го порядка: второй порядок для каждого звена, а звеньев у Вас - два. Остальные варианты фильтров оставим для Вашего домашнего анализа. Так вот, для фильтра, например, Баттерворта звенья будут разные, с разными частотами среза и с разными добротностями. Есть при этом два варианта структуры. 1. На входе звено с меньшей добротностью, дальше с большей, и т.д. большинство учебников рассматривают именно такие структуры многокаскадных фильтров. 2. Новая тенденция, в некоторых случаях оправданная, исповедует обратный порядок (см., например, статьи фирмы Intersil). Как быть на практике? Очень просто. Я использую 2 подхода. (Далее без подробностей). 1. Запускаю один из пакетов соэдания фильтров (спросить Google, или найти в материалах этого форума) и создаю многозвенный фильтр используя частоту среза всего фильтра (по ходу выяснятся некоторые более тонкие соображения по выбору звеньев, элементов, усиления и пр.). Обязательно симулирую Спайсом. Тут вы можете проверить частоту среза и др. характеристики каждого звена в отдельности. 2. Беру книгу (Джонсон Д., Джонсон Дж., Мур Г. Справочник по активным фильтрам. М., Энергоатомиздат, 1983, в русском варианте есть несколько опечаток, но можно найти англ. вариант), выбираю тип звеньев и считаю фильтр. Дальше симулирую Спайсом. В обоих вариантах результаты отменные, но во всех случаях нужно понимать, что делаешь. Придется почитать несколько переводных книг по фильтрам.
|
|
|
|
|
Nov 29 2011, 14:38
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 28-11-11
Пользователь №: 68 560

|
Цитата(galya @ Nov 29 2011, 10:41)  ...найдите в интернете книжку - авторы..Титце..Шенк...Полупроводниковая схемотехника...там есть раздел посвящённый фильтрам...достаточно просто и понятно ...есть таблица выбора коэффициентов для построения фильтров различного порядка... ....а если Вы хотите по уже готовой схеме что-то определить(типа частоты среза каждого звена) ...то наберите схему с известными компонентами в каком-либо симуляторе(типа Мультисим или TINA v9(лежит на Texas Instrument в свободном доступе и на русском....http://www.ti.com/tool/tina-ti...)).... ....Мультисим есть на Analog Device(ограниченное число компонентов)...http://www.analog.com/en/audiovideo-products/audio-amplifiers/products/dt-multisim-spice-program-download/cu_multisim_spice_program_download/resources/fca.html.... спасибо за ответы! Вообщем такой расклад..прочитал книжку Титце написанно: "отдельные звенья фильтра обладают частотой среза большей чем частота среза всего фильтра на коэфициент 1\ (альфа)".....дальше просматрел все таблицы каэфициентов нашел только коэф (а) посчитав получилось, что Fср1каскада=2,76, Fср2каскад=6,53,....такое возможно и правильно ли я разобрался?
|
|
|
|
|
Nov 29 2011, 18:05
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 988
Регистрация: 3-11-10
Пользователь №: 60 636

|
Цитата(Myron @ Nov 29 2011, 08:25)  1. На входе звено с меньшей добротностью, дальше с большей, и т.д. большинство учебников рассматривают именно такие структуры многокаскадных фильтров. 2. Новая тенденция, в некоторых случаях оправданная, исповедует обратный порядок (см., например, статьи фирмы Intersil). Выбор порядка звеньев определяется критерием оптимизации. Критерии могут быть разные, к примеру - максимизация амплитуды сигнала без превышения питания, минимизация шума, и т.п. Цитата(Myron @ Nov 29 2011, 08:25)  1. Запускаю один из пакетов соэдания фильтров (спросить Google, или найти в материалах этого форума) и создаю многозвенный фильтр используя частоту среза всего фильтра (по ходу выяснятся некоторые более тонкие соображения по выбору звеньев, элементов, усиления и пр.). Обязательно симулирую Спайсом. Тут вы можете проверить частоту среза и др. характеристики каждого звена в отдельности. Я себе сам писал, очень несложно. Параметры звеньев задаются в виде F и Q, по известным формулам считаются АЧХ, ФЧХ, ГВЗ. Параметры меняются движками в реальном времени. Из готовых прог мы пробовали одну, весьма навороченную и дорогую - сделать ничего толком не смогли, заданный там порядок работы был неадекватен. Цитата(Niks102 @ Nov 29 2011, 18:38)  спасибо за ответы! Вообщем такой расклад..прочитал книжку Титце написанно: "отдельные звенья фильтра обладают частотой среза большей чем частота среза всего фильтра на коэфициент 1\ (альфа)".....дальше просматрел все таблицы каэфициентов нашел только коэф (а) посчитав получилось, что Fср1каскада=2,76, Fср2каскад=6,53,....такое возможно и правильно ли я разобрался? Вам нужен фильтр Баттерворта 4 порядка. Могу попробовать завтра на работе посмотреть. Знаю только, что коэфф. порядка 6-7 - вроде как неверно, они порядка 1,5 - 2.
|
|
|
|
|
Nov 29 2011, 19:38
|

Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 10 983
Регистрация: 23-11-05
Пользователь №: 11 287

|
Цитата(AlexeyW @ Nov 28 2011, 22:05)  Почему никак? Указан конкретный тип фильтра, число звеньев (не указан порядок, но, как понимаю, предполагается второй. суммарно четвертый). Эти данные определяют параметры отдельных каскадов. Ку отношения к делу не имеет, является просто множителем. В общем, смотрим в книги по фильтрам, находим там коэффициенты для фильтров разных типов и порядков.
Частота среза ФНЧ всегда ниже, чем звеньев - хотя бы потому, что АЧХ перемножаются, где звенья имеют -3дБ - общая будет равна сумме, для двух одинаковых звеньев -6дБ (но в данном случае звенья разные). Странно. То, что порядок каждого звена второй - всего лишь предположение. Но и даже из этого допущения как вычислить частоты среза обоих звеньев? Последняя фраза вообще противоречива по сути. Как я понимаю, с увеличением порядка фильтра растёт только крутизна излома АЧХ, но не меняется частота среза. Кроме того, если коэффициенты передачи звеньев в полосе пропускания выше 1 и разные... Цитата(Myron @ Nov 29 2011, 06:25)  Вам правильно говорят. Это закон. А как формулируется этот закон? Я не о добротности, а о частоте среза звеньев?
|
|
|
|
|
Nov 30 2011, 03:18
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 28-11-11
Пользователь №: 68 560

|
Цитата(AlexeyW @ Nov 29 2011, 22:05)  Выбор порядка звеньев определяется критерием оптимизации. Критерии могут быть разные, к примеру - максимизация амплитуды сигнала без превышения питания, минимизация шума, и т.п.
Я себе сам писал, очень несложно. Параметры звеньев задаются в виде F и Q, по известным формулам считаются АЧХ, ФЧХ, ГВЗ. Параметры меняются движками в реальном времени. Из готовых прог мы пробовали одну, весьма навороченную и дорогую - сделать ничего толком не смогли, заданный там порядок работы был неадекватен.
Вам нужен фильтр Баттерворта 4 порядка. Могу попробовать завтра на работе посмотреть. Знаю только, что коэфф. порядка 6-7 - вроде как неверно, они порядка 1,5 - 2. Посмотрите пожалуйста, частоты среза..а то тему завел а точного ответа не кто не дал))) Надеюсь на помощь. Фильтр баттерворта 4 порядка ....Частота среза 5 Гц общая, нужо знать отдельных каскадов.))
|
|
|
|
|
Nov 30 2011, 10:02
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 28-11-11
Пользователь №: 68 560

|
Цитата(galya @ Nov 30 2011, 12:58)  ...фильтр Баттворта 4го порядка без усиления и с усилением...а насчёт частот среза каждого звена ....скачайте TINA нарисуйте там эту схему и посмотрите сами(всё очень просто)... дело в том чтоя не могу спроектировать схему не зная наминалов RC компонентов...для их определение необходима Частота среза каждого каскада... Объясню задачу более подробно дан фильтр четвертого порядка типа баттерворта
, нужно расчитать элементы схемы а так же частоту среза каждого каскадо, известно лишь , что К ус1=3,34 К ус2=4,7, и частота среза всего фильтра равна 5 Гц
|
|
|
|
|
Nov 30 2011, 12:25
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 28-11-11
Пользователь №: 68 560

|
Цитата(galya @ Nov 30 2011, 15:35)  ...ну вот и частотные хар-ки с частотами среза....считайте  можете пояснить данный схемы,...и как по ним определить Fc1,2
|
|
|
|
|
Nov 30 2011, 13:03
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 181
Регистрация: 26-07-10
Пользователь №: 58 606

|
У меня в OrCAD такой вариант ..
Прикрепленные файлы
Doc1.doc ( 292 килобайт )
Кол-во скачиваний: 34
|
|
|
|
|
Nov 30 2011, 18:18
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 28-11-11
Пользователь №: 68 560

|
Цитата(galya @ Nov 30 2011, 17:03)   ....а Вы что не можете по графику определить частоту среза..??? чем отличается первая и вторая схема в плане ачх и самого построения
|
|
|
|
|
Nov 30 2011, 19:11
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 988
Регистрация: 3-11-10
Пользователь №: 60 636

|
С тем, что частоты среза звеньев ниже общей, мы тут дружно облажались, забыв, что у звеньев с добротностью выше 0,7 есть подъем АЧХ у резонансной частоты. Параметры звеньев такие: Fср1 = 0,719Fср = 3,6Гц, Q = 0,54 Fср2 = 1,390Fср = 6,95Гц, Q= 1,31 (можно в обратном порядке) Цитата(Niks102 @ Nov 30 2011, 14:02)  дело в том чтоя не могу спроектировать схему не зная наминалов RC компонентов...для их определение необходима Частота среза каждого каскада... Однако, в Вашей схеме частоты звеньев Fрез=2p*sqr(R1*R2*C1*C2) являются резонансными частотами, а не среза - наверное, Вам нужно будет посмотреть внимательно то, что прислала galya. Если не ошибаюсь, Fср1 = 0,71Fрез Fср2 = 1,39Fрез (интересный кроссовер получился) Цитата(Herz @ Nov 29 2011, 23:38)  Странно. То, что порядок каждого звена второй - всего лишь предположение. Но и даже из этого допущения как вычислить частоты среза обоих звеньев? Последняя фраза вообще противоречива по сути. Как я понимаю, с увеличением порядка фильтра растёт только крутизна излома АЧХ, но не меняется частота среза. Кроме того, если коэффициенты передачи звеньев в полосе пропускания выше 1 и разные. Про второе Вы правы, а насчет "как вычислить частоты среза обоих звеньев" повторюсь - порядок и тип фильтра четко задают параметры его звеньев. Коэффициенты передачи же являются просто множителями, на решение не влияют.
Сообщение отредактировал AlexeyW - Nov 30 2011, 19:07
|
|
|
|
|
Dec 1 2011, 07:04
|

Местный
  
Группа: Участник
Сообщений: 238
Регистрация: 15-11-05
Из: Ростов-на-Дону
Пользователь №: 10 864

|
...в добавок к сказанному AlexeyW ...добавлю цитату из книги (Титце_Шенк - Полупроводниковая схемотехника)... ...ваш фильтр 4го порядка содержит два последовательно включённых каскада фильтров (структура Саллен-Ки) с результирующей частотой среза fc=5Гц ...из табл.13-6 следует что частоты среза каскадов отличаются .. ...рассчитаем используя коэффициенты из табл.13-6 для 4го порядка... ...(f1/fc)=0.719....f1=5*0.719=3.595Гц ...(f2/fc)=1.390....f2=5*1.390=6.950Гц
Сообщение отредактировал galya - Dec 1 2011, 07:14
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
Dec 1 2011, 12:38
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 28-11-11
Пользователь №: 68 560

|
Итак, номиналы компонентов расчитал, собрал схему. Скажите пожулуйста имеет ли эта схема места быть правильно ли она построенна? И как доказать и показать что напряжение увеличилось в 16.раз, я новичек в электронике и в Electronics Workbench
|
|
|
|
|
Dec 1 2011, 13:47
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 28-11-11
Пользователь №: 68 560

|
Цитата(galya @ Dec 1 2011, 17:12)  ...схема построена с ошибками... ...входы операционников(140УД23...в EWB...????) подключены неверно(наоборот).. ...коэффициент усиления в полосе пропускания не есть 16... ...коэфициент усиления определяется отношением(в неинвертирующем включении) К1ус=1+(Ra/Rb)... К2ус=1+(Rc/Rd) Напутал немного с сопротивлениями, сейчас переделал...по коэф усиления думаю все нормально вот схема в чем еще ошибки? И можно ли назвать данную схему фильтром нижних частот 4 порадка по баттервотрту
|
|
|
|
|
Dec 1 2011, 16:48
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 28-11-11
Пользователь №: 68 560

|
Цитата(galya @ Dec 1 2011, 20:35)  ...промахнулись в расчётах компонентов второго каскада... насколько я понимаю, первый график 1 каскада второй график соответственно 2 каскада.,.где на графиках точки коэф усиления и частот среза моих данных
|
|
|
|
|
Dec 2 2011, 06:54
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 28-11-11
Пользователь №: 68 560

|
Цитата(yuri_d @ Dec 2 2011, 04:07)  Herz, мне кажется Вы смешали вместе тёплое (ряд номиналов) и мягкое (допуск). Разговор о том, что найти 1% резистор из ряда E24 намного легче, чем из E96. данный фильтр будет использоваться в промыщленности, для усиления сигнала термопары...тем более он не будет рреализован..это все го лишь курсовой проект, преподаватель сказал..использовать номинальные значения именно такого допуска 1% и добав сопротивление 5%
|
|
|
|
|
Dec 2 2011, 08:39
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 28-11-11
Пользователь №: 68 560

|
еще вопрос ..может мне кто нить пояснить про данные частотные характеристики..что они характеризуют и от чего завясят...
|
|
|
|
|
Dec 2 2011, 19:45
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 988
Регистрация: 3-11-10
Пользователь №: 60 636

|
Цитата(Herz @ Dec 2 2011, 01:05)  Разве? Номиналы в фильтрах должны выбираться с максимально возможной точностью. 1% ряд давно не дефицит. И просто непонятно, как с 5% резисторами (и наверняка с 10% конденсаторами) достичь процентной точности. С максимально возможной - это не физический разговор  Всегда есть характерные порядки величин. Необходимая точность растет с увеличением добротности звеньев. В данном случае и при 1% резисторах и 5% емкостях АЧХ не сильно пострадает, это не фильтр Чебышева. Из того, что я предлагал Е24, не следует точность 5% - их можно включать последовательно или параллельно, как уже и есть, и получить любую нужную величину. Реально мы не испытывали проблем с 5% емкостями, за исключением довольно узкополосного 8-го порядка, при этом еще содержащего фазовое звено (где важна ровная АЧХ при вращении фазы) - там добротности были около 2,5, и было два подстроечных элемента. Цитата(galya @ Dec 2 2011, 17:24)  ...а с грамматикой тоже проблемы..??? Это просто очепятки
|
|
|
|
|
Dec 2 2011, 19:58
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 292
Регистрация: 28-01-05
Из: МО, Мытищи
Пользователь №: 2 274

|
Цитата(Herz @ Dec 2 2011, 11:42)  Не понял Вашу мысль. Посмотрите даташит на обычный резистор от vishay: CRCWxxx. 5% резисторы выпускаются в серии E24. 1% резисторы - как в серии E96, так и в E24.
|
|
|
|
|
Dec 3 2011, 16:26
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 988
Регистрация: 3-11-10
Пользователь №: 60 636

|
Цитата(Herz @ Dec 2 2011, 12:24)  Вообще-то, ряд и допуск - вещи связанные. Не бывает резисторов с 5% допуском в 1% ряду. Так же нет смысла ориентироваться на номиналы из ряда Е24, если тебе нужны 1%-е резисторы и перед тобой ряд Е96. Я извиняюсь, кажется, я тогда отвечал на Ваше сообщение, не заметив, что там есть уже еще одна страница ответов, поэтому с моей стороны глупо получилось. Да, естественно, 5% в ряду 96 невозможны, так как бессмысленны. Но ряд 96 действительно в большинстве случаев труднодоставаем, 24 - практически везде. То есть, использовав 96 в серийном изделии, можно сильно попасть. В данном случае - конечно, безразлично. Цитата(Herz @ Dec 2 2011, 12:24)  Более того, для достижения нужных параметров фильтра подходящих номиналов из 5% ряда может просто не найтись. В смысле, в ряду 24? да, безусловно, но это легко решается всего одним лишним резистором (для базовой схемы с двумя R и двумя C)
|
|
|
|
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|