ЧЕБЫШЕВ ЖОҒАРЫ ЖИІЛІКТІ СҮЗГІСІН ЖАСАУ

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 22 бет
Таңдаулыға:

Коммерциялық емес акционерлік қоғамы
Қарағанды техникалық университеті

БЖТ кафедрасы

КУРСТЫҚ ЖҰМЫС
Пәні: Электронды технологиялар, микроэлектроника және АЖЖ техникасы
Тақырыбы: Сүзгілер

Жетекші: Калиаскаров Н.Б

баға (қолы,күні)
Югай В.В. Студент: гр. РЭТ-19-1
Калиаскаров Н.Б. Майкенов Ж.М.
Жуманбетова М.А. (қолы,күні)

Қарағанды 2021
ҚАРАҒАНДЫ ТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
Байланыс жүйелері және технологиялары кафедрасы

БЕКІТЕМІН
БТЖ кафедрасының меңгерушісі
________________Югай В.В.
______________ 2021ж.

Тапсырма № 14
Электронды технологиялар, микроэлектроника және АЖЖ техникасы пәні бойынша курстық жоба
Студент Майкенов Ж.М. Топ РЭТ-19-1.
Такырыбы:Сүзгілер.
Бастапқы деректер ЖКЖ тарату - кабелдi жүйелердің орнатулары ic жүзінде көрінетін ықпал керсеткен тенденция.

№
Түсініктеменің мазмұны
Жасалу уақыты
Шамамен көлемі
1
Кіріспе
08.10.21
1
1.1
Фильтр қызметі мен түрлері

12.10.21
3
1.2
Ұқсас схемаларға шолу
16.10.21
2
1.3
Сүзгі схемасын таңдау

19.10.21
3
2
ЧЕБЫШЕВ ЖОҒАРЫ ЖИІЛІКТІ СҮЗГІСІН ЖАСАУ
23.10.21
1
2.1
Тапсырманы талдау
25.10.21
1
2.2
Чебышев ЖЖС есебі

29.10.21
5
3
БАТТЕРВОРТ ЖОЛАҚ СҮЗГІСІН ЖАСАУ
03.11.21
1
3.1
Тапсырманы талдау
07.11.21
1
3.2
Чебышев ЖС есебі
14.11.21
8

Қорытынды

15.11.21
1

Әдебиеттер тізімі

19.11.21
1

Тапсырма берілген мерзім_____________Қорғалу күні____________

Курстық жұмыс жетекшісі - - - - - - _________Қалиасқаров Н.Б____________

Тапсырма қабылданған күн____________________________

МАЗМҰНЫ:
Кіріспе
1.Сүзгілерге шолу
1.1 Фильтр қызметі мен түрлері
1.2 Ұқсас схемаларға шолу
1.3 Сүзгі схемасын таңдау
2. ЧЕБЫШЕВ ЖОҒАРЫ ЖИІЛІКТІ СҮЗГІСІН ЖАСАУ
2.1 Тапсырманы талдау
2.2 Чебышев ЖЖС есебі
3 БАТТЕРВОРТ ЖОЛАҚ СҮЗГІСІН ЖАСАУ
3.1 Тапсырманы талдау
3.2 Чебышев ЖС есебі
Қорытынды
Әдебиеттер тізімі

Кіріспе

Біз бұл курстық жұмыста сүзгілердің атқаратын қызметі мен олардың түрлерімен танысамыз.Жалпы белсенді сүзгі-аналогтық электронды сүзгілердің бір түрі, онда бір немесе бірнеше белсенді компоненттер бар, мысалы, транзистор немесе жұмыс күшейткіші. Жиіліктің селективтілігі бар бұл схемалар дыбыстық жабдықта, электр музыкалық аспаптардың генераторларында, сейсмикалық құрылғыларда, байланыс желілерінде және т. б. белгілі бір жиіліктерді күшейту немесе әлсірету үшін қолданылады.
Қарастырылатын есептер Чебышев ЖЖС есебі, Чебышев ЖС есебі.
Орындалатын тапсырмалар Чебышев жоғарғы жиілікті сүзгісін жасау,Баттерворт жолақ сүзгісін жасау.

1.Сүзгілерге шолу
1.1 Фильтр қызметі мен түрлері
Электрлік жиілік сүзгілері төрт терминалды сүзгілер деп аталады, олардың әлсіреуі кейбір жиілік диапазонында аз, ал басқа жиілік диапазонында үлкен. Әлсіреу аз болатын жиілік диапазоны Өткізу жолағы деп аталады, ал әлсіреу үлкен болатын жиілік диапазоны кідіріс жолағы деп аталады. Бұл жолақтар арасында жиі өтпелі жолақ енгізіледі.

Сүзгілер пассивті болуы мүмкін, индуктивтілік пен сыйымдылықтан (пассивті LC сүзгілері), пассивті, қарсылық пен сыйымдылықтан (пассивті RC сүзгілері), белсенді (ARC сүзгілері), кварц, магниттік, ауыстырып-қосқыш конденсаторлары бар, сандық (компьютерді қолдана отырып) және басқалардан тұрады. LC сүзгілері кең таралған, бірақ қазіргі уақытта ARC сүзгілері қарқынды түрде шығарылады. Коммутациялық конденсаторлары бар сүзгілер (AC сүзгілері) өте перспективалы болып табылады. Кварц сүзгілері жоғары жиіліктерде өте үлкен сапаны (ондаған мыңға дейін) қамтамасыз етеді, ал магнитострикционные-төмен.

Баттерворт, Чебышев, Золотарев сипаттамалары бар сүзгілер.
Сүзгілерді синтездеу кезінде осы сүзгілерді жасау кезінде қолданылған-Баттерворт, Чебышев, Золотарев (с.Баттерворт-өткен (ХХ) ғасырдың 30-жылдарында сүзгілерді зерттеген инженер-электрик, П. Л. Чебышев (1821-1894) және Е. и. Золотарев (1847-1878) - ірі математиктер, Санкт-Петербург Ғылым академиясының академиктері).
Баттерворт сипаттамалары бар сүзгілер деп нөлдік жиілікте FNH-де әлсіреу = 0 болатын сүзгілер деп аталады, өткізу қабілеттілігінде ол біртіндеп артады, шекаралық жиілікте ол 3 дБ-ға жетеді, содан кейін кідіріс жолағында ол біртіндеп артады. Сүзгінің сілтемелері неғұрлым көп болса, яғни оның тәртібі неғұрлым жоғары болса, кідіріс жолағында сипаттама соғұрлым салқын болады және өткізу қабілеттілігінде әлсіреу азаяды. Сүзгі элементтері таза реактивті деп саналатынын есте ұстаған жөн. Шығындар болған кезде сипаттамалар бұрмаланады және қарастырылғандардан ерекшеленеді.
Чебышев сүзгілері-өткізу қабілеттілігіндегі әлсіреу сипаттамасы амплитудасы 3 дБ аспайтын тербелмелі сипатқа ие сүзгілер, ал кідіріс жолағында-біркелкі өсетін, сол ретті Баттерворт сүзгісінен үлкенірек. Өткізу жолағындағы босату амплитудасы неғұрлым үлкен болса, кідіріс жолағындағы сипаттама соғұрлым салқын болады және керісінше, өткізу жолағындағы тербеліс амплитудасы неғұрлым аз болса, кідіріс жолағындағы сипаттаманың беріктігі соғұрлым төмен болады.
Золотарев сүзгісінің сипаттамасы өткізу қабілеттілігінде тербелмелі сипатқа ие, ал кідіріс жолағында монотонды емес, тән жарылыстары бар.

Кварц сүзгілері.
Нақты жағдайларда катушкалардың сапасы ондаған, кейде жүздеген болады, бірақ кейбір жағдайларда қажетті сипаттамаларды алу үшін сапа деңгейі едәуір үлкен, ең алдымен тар өткізу қабілеті бар жолақты сүзгілерде қажет. Мұндай мақсаттар үшін кварц сүзгілерін қолданыңыз.
Кварц сүзгілері келесі принцип бойынша жұмыс істейді: табиғи материалдан-кварцтан кесілген тақтайшада тікелей және кері пьезоэлектрлік әсерлер анықталады, олар пластина сығылған және созылған кезде оның бір бетінде оң заряд пайда болады, ал екінші бетінде теріс заряд пайда болады. Егер сіз пластинаның екі бетін металмен жауып, оларға ауыспалы кернеуді қолдансаңыз, онда пластина қысылып, созыла бастайды, яғни механикалық тербелістер алынады. Мұны кері пьезоэлектрлік эффект деп атайды. Кез-келген тербелмелі жүйе сияқты, кварц плитасы өзінің тербеліс жиілігіне ие, бұл оның геометриялық өлшемдеріне байланысты. Қалыңдығы 1 мм кварц плитасының табиғи жиілігі мегагерц бірліктерін құрайды.

Магнитострикциялық сүзгілер.
Тербелмелі жүйелер электрлік және механикалық болуы мүмкін. Мысалы, шанышқы, созылған жол және сол сияқты құрылғылар әдетте тербелмелі жүйелер болып табылады. Мұндай бөлшектердің тербелмелі қасиеттерін пайдалану принципі бойынша электромеханикалық сүзгілер әзірленді және байланыс техникасында қолданылады, олардың сапасы өте жоғары-мыңдаған бірліктердің тәртібі. Бұл сүзгілердің жұмыс принципі келесідей. Кейбір материалдар, мысалы, никель, феррит және басқалары, олар орналасқан магнит өрісі өзгерген кезде олардың ұзындығын өзгерту қасиеттеріне ие екендігі белгілі болды. Ұқсас әсер магнитострикция деп аталады. Ол ұзындығы бірнеше сантиметр болатын қатты бекітілген никель немесе феррит өзегінен тұратын электромеханикалық магнитострикциялық сүзгілерде қолданылады. Өзекте он шақты микрогенри индуктивтілігі бар катушка және тұрақты магнит бар. Айнымалы ток катушкасы бойымен ағып жатқанда магнит өрісі өзгереді, бұл өзектердің ұзындығы мен олардың резонанстық жиіліктерінің өзгеруіне әкеледі.
Мұндай сүзгілер магнитострикциялық резонаторлар деп те аталады. Мұндай сүзгілерде W2 W3 = 1,01 -- 1,10, бұл 2000 сапасына сәйкес келеді...4000 және LC сүзгілерінен алуға болатын сапалылықтан бірнеше есе көп.

Кідіріс сызықтары.
Энергия сақтағыштары бар кез-келген тізбекте лездік Шығыс кернеулерінің максималды мәндері аналогтық максималды кіріс кернеулеріне қатысты уақытқа ауысады. Мысалы, төмендегі тізбекте шығыс кернеуі фазадан кіріс кернеуінен артта қалады, сондықтан уақыт өте келе осы кернеулер арасында ығысу пайда болады. Бұл кідіріс уақыты топтық деп аталады.

Айта кету керек, жиіліктің жоғарылауымен кідіріс уақыты қысқарады, өйткені сыйымдылық жиілікке тәуелді элемент болып табылады.

Белсенді сүзгілер.
ARC класындағы сүзгілер Белсенді деп аталады. Іс жүзінде белсенді элементтер ретінде жұмыс күшейткіштері қолданылатын сүзгілер кең таралған.

Коммутациялық конденсаторлары бар тізбектер.
Қазіргі заманғы микроэлектроника бір кристалда және бір технологиялық циклде көптеген элементтер-резисторлар, конденсаторлар, транзисторлар, ou және т. б. бар электронды құрылғыларды шығаруға мүмкіндік береді.. Алайда, резистордың алатын көлемі конденсатордың алатын көлемінен едәуір (кейде 100 есе) асады, ал резистордың кедергісінің жоғарылауымен оның мөлшері артады. Осылайша, Резисторларды кейбір, тіпті көп элементті схемамен ауыстыру өте перспективалы идея болды, бірақ құрамында резистивті элементтер жоқ.
Мұндай ауыстыру өте маңызды, өйткені резисторлар санының азаюы қуат тұтынуды және чиптегі жылу шығаруды азайтады.
1 және 2 схемаларында мұндай ауыстыруды қарастырыңыз.

1-схема болсын, егер U1 U2 болса, онда ток А нүктесінен В нүктесіне дейін тізбек бойымен ағып кетеді. k қосқышы белгілі бір уақытта 2-позициядан 1-позицияға ауысады. Конденсатордағы кернеу U1 кернеуінен өзгеше болғандықтан, конденсатор зарядталады және 1-тізбекте ағып кеткендей, бірінші көздің тармағында ток ағып кетеді. Кілтті 2 күйіне ауыстырғаннан кейін конденсатор таусылып, в өткізгіште ток болады. Бұл ауысулар сағат деп аталатын жеткілікті үлкен жиілікпен шығарылады. Коммутатор ретінде резисторлары жоқ арнайы электрондық құрылғы қолданылады.

Сандық сүзгілер.
Сандық сүзгілер (эквалайзерлер) компьютерлердің қарқынды дамуына байланысты кеңінен қолданылады.
Мұндай эквалайзерлердің мүмкіндіктері шексіз (бағдарламаның күрделілігіне байланысты). Сандық эквалайзермен өңдеу кезінде 10000 дейін сапа деңгейін орнату мүмкіндігі бар,
белгілі бір жиіліктегі пайда 50 дБ-ге жетуі мүмкін, ал әлсіреу-теріс шексіздікке дейін (жиілікті толығымен басу), оны аналогтық сүзгілерден ешқашан алуға болмайды! Сандық эквалайзерлер жиіліктердің фазалық ауысуларын бермейді, бірақ егер оны модельдеу қажет болса, онда бұл проблема емес. Сандық эквалайзерлер сигналға ешқашан шу шығармайды сандық сигнал өңделеді және бұл өңдеу сапасы алгоритмнің күрделілігіне, іріктеу жиілігіне және бит деңгейіне байланысты.

1.2 Ұқсас схемаларға шолу

Баттерворт сүзгісі өткізу қабілеттілігіндегі ең тегіс сипаттаманы қамтамасыз етеді, бұл өтпелі аймақтағы, яғни өткізу қабілеті мен кідіріс арасындағы тегіс сипаттаманың бағасымен қол жеткізіледі. Оның амплитудалық-жиіліктік сипаттамасы келесі формуламен берілген:

мұндағы n-сүзгінің ретін анықтайды (полюстер саны). Полюстер санының көбеюі өткізу қабілеттілігінен басу жолағына дейін төмендеудің беріктігін арттыруға мүмкіндік береді.

Баттерворт сүзгісін таңдап, біз тегіс сипаттама үшін бәрін жасаймыз. Оның сипаттамасы көлденеңінен, нөлдік жиіліктен басталады, оның иілісі FC кесу жиілігінде басталады-бұл жиілік әдетте -3 дБ нүктесіне сәйкес келеді. Сондай-ақ, сүзгі өткізу қабілеттілігінде сигналды күшейте алмайды.

Сурет 1.1-ЖЖС Battervort

Көптеген қосымшаларда ең маңызды жағдай-өткізу қабілеттілігіндегі сипаттаманың біркелкі еместігі белгілі бір мәннен аспауы керек, айталық 1 дБ. Чебышев сүзгісі осы талапқа жауап береді, ал бүкіл өткізу қабілеттілігі бойынша сипаттаманың біркелкі болмауына жол беріледі, бірақ сонымен бірге оның сыну өткірлігі едәуір артады. Чебышев сүзгісі үшін полюстер саны және өткізу қабілеттілігіндегі біркелкі емес. Өткізу жолағында біркелкі емес деңгейдің ұлғаюына жол бере отырып, біз өткір сынуды аламыз. Бұл сүзгінің амплитудалық сипаттамасы теңдеумен сипатталады:

мұндағы Сп-бірінші дәрежелі Чебышев көпмүшесі N, ал e-оның өткізу жолағындағы сипаттаманың біркелкі еместігін анықтайтын тұрақты. Чебышев сүзгісі, сондай-ақ Баттерворт сүзгісі идеалдан алыс фазалық-жиіліктік сипаттамаларға ие.

Сурет 1.2-ЖЖС Чебышева

Кейде Чебышев сүзгісін тең толқындық сүзгі деп атайды, өйткені оның ауысу аймағындағы сипаттамасы өткізу қабілеттілігінде бірнеше бірдей тербелістердің таралуына байланысты үлкен беріктікке ие, олардың саны сүзгі тәртібімен бірге артады. Салыстырмалы түрде аз пульсациялармен (шамамен 0,1 дБ ) болса да, Чебышев сүзгісі баттерворт сүзгісіне қарағанда өтпелі аймақтағы сипаттамалардың беріктігін қамтамасыз етеді. Бұл айырмашылықты сандық түрде білдіру үшін өткізу қабілеттілігінде 0,1 дБ-ден аспайтын біркелкі емес сипаттамалары бар сүзгі және шекаралық өткізу қабілеттілігінен 25% ерекшеленетін жиілікте өшу қажет делік. Есептеу көрсеткендей, бұл жағдайда 19 полюсті Баттерворт сүзгісі немесе тек 8 полюсті Чебышев сүзгісі қажет.

Сипаттаманың өтпелі бөлігінің беріктігі үшін өткізу қабілеттілігіндегі сипаттамалардың ауытқуларына төтеп беруге болады деген ой элептикалық сүзгі (немесе Кауэр сүзгісі) деп аталатын идеяда қисынды тұжырымға келеді, онда өткізу қабілеттілігінде де, кідіріс жолағында да сипаттамалары бар.өтпелі бөліктің беріктігін қамтамасыз ету үшін Чебышев сүзгісінің сипаттамасынан да үлкен.

1.3 Сүзгі схемасын таңдау

Сүзгі тәртібін есептеу

Сурет 2.1-сүзгі беру коэффициентінің үлгісі

Берілген K және f мәндеріне арналған FNC беру функциясының үлгісі суретте көрсетілген.2.1.

Біз берілістің нормаланған коэффициенттерін және тізбектің шекаралық жиілігін есептейміз:

Кнмах = Кмах-Кміп=20-17=3( Дб); Кнміп = Кмах - Кз=20-10=10 (Дб);

°ДС =°р °р =1;°зн =°зс=1,751,5=1,167.

Жобаланған сүзгінің ретін келесі формуладан анықтаймыз:
(2.1)

Үлкен бүтін мәнге дейін дөңгелектеніп, Біз N=6 сүзгісінің ретін аламыз.

Құрылғының беріліс функциясы

Нормаланған сүзгінің берілу функциясы келесідей:

Чебышев сүзгісінің көпмүшелік кестелерінен біз 6 ретті сүзгі үшін алымның және беру функциясының деноминаторының мәндерін табамыз. Біз оларды 2.2 өрнегіне ауыстырамыз:

(2.3)
Нормаланған FNC-ден жобаланған сүзгіге өтеміз, ол үшін жобаланған сүзгінің берілу функциясын есептейміз:

(2.4)

Формула бойынша функцияның алымын табыңыз:

(2.5)

Функцияның мәнін анықтау үшін WH=2P°N=9420 [радс] жиілігінің мәнін есептейміз. Біз D1(p) көпмүшесінде алмастырамыз: p(R)pWP. Соңында беріліс сипаттамасы келесідей болады:

Беріліс функциясынан схемаға ауысу

Бүкіл сүзгінің реті 6 болғандықтан, оны жасау үшін біз екінші ретті үш сілтемені қолданамыз.

ЖЖС -6 беру функциясын екінші ретті факторлар түрінде ұсынамыз:
(2.7)

Әр сілтеме үшін W(p) анықтаңыз:

(2.8)
(2.9)
(2.10)

Осылайша, бүкіл схема үшін Мезон графигі сурет сияқты ЖЖС - II сериялық қосылыс түрінде ұсынылады. 2.2:

2.2-сурет-Мезон графигінің құрылымдық сызбасы

Схемалық шешімді таңдау

Бұл құрылғы үшін схемалық шешім көп желілі кері байланысы бар екінші ретті төмен жиілікті сүзгі болады, өйткені ол элементтер мәндерінің ауытқуына аз сезімталдықты қамтамасыз етеді. Біз осындай 3 сілтемені дәйекті түрде қолданамыз.

Көп желілі кері байланысы бар ЖЖС - ІІ 2.3-сурет

2. ЧЕБЫШЕВ ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.