Расчет фильтра низких частот

Для фильтрации составляющих гармоник, наложенных на сигнал при широтно-импульсной модуляции, используется фильтр нижних частот.

Усреднение аналогового сигнала за один период (с помощью аналогового фильтра) позволяет сгенерировать аналоговый сигнал. При заполнении импульсов 50% аналоговый сигнал равен половине напряжения питания, а при 75%-ом заполнении импульсов - аналоговый сигнал равен 75% от напряжения питания.

Например, аналоговый ФНЧ можно выполнить с помощью простого пассивного RC-фильтра (рисунок 16).

Рисунок 16 - Низкочастотный RC-фильтр

Простой RC-фильтр нижних частот, как правило, недостаточно хорошо фильтрует амплитуды составляющих переменного напряжения. При десятикратном увеличении частоты гашение увеличивается всего лишь на коэффициент 10, т.е. на 20 дБ на десятичный разряд. Этого недостаточно для требуемой точности цифро-аналогового преобразования. Учитывая выше сказанное, в представленной схеме используем активный фильтр второго порядка (рисунок 17).

Рисунок 17 - Фильтр нижних частот второго порядка,

предназначенный для обработки ШИМ – сигнала

Для расчета параметров фильтра нижних частот зададимся номиналами конденсаторов С₁= 0,082 мкФ и С₂= 0,039 мкФ и рассчитаем сопротивления R₁ и R₂ согласно следующим уравнениям:

При этом К – коэффициент усиления, равный 1; а₁ и b₁ – коэффициенты фильтра Баттерворта, равные 1,4142 и 1 соответственно.

При выборе конденсаторов фильтра, учитывается, что

В результате расчета получились следующие значения резисторов

R₁=R₂=3,24 кОм и R₃=3,74 кОм

Принципиальная схема фильтра низких частот представлена на рисунке 18, реализован фильтр на базе микросхемы LM2902.

Рисунок 18 - Схема фильтра низких частот

Дата добавления: 2015-09-03