Đang tải... (xem toàn văn)
Môn Kỹ thuật điện tử. Chương 4 - Mạch lọctóm tắt lỹ thuyết, công thức tính toán, các ví dụ minh họa.
MẠCH LỌC Chương 4 MẠCH LỌC 4.1. Khái niệm về mạch lọc tần số 4.2. Mạch lọc thụ động 4.3. Mạch lọc tích cực 4.4. Thiết kế mạch lọc tích cực bậc cao 4.1. Khái niệm về mạch lọc tần số Là mạch chọn lọc lấy tín hiệu trong một hay một số khoảng tần số nào đó (dải thông), còn các tín hiệu ở tần số khác thì bị loại trừ Phân loại: Phân loại theo tác dụng Mạch lọc thông thấp Mạch lọc thông cao Mạch lọc thông dải Mạch lọc chặn dải Mạch lọc pha Phân loại theo linh kiện: Mạch lọc thụ động Mạch lọc tích cực 4.1. Khái niệm về mạch lọc tần số Mạch lọc lý tưởng là một mạng bốn cực có hệ số truyền đạt K=1 trong dải thông và K=0 ở ngoài dải thông. Mạch lọc lý tưởng không gây suy giảm tín hiệu trong dải thông và triệt tiêu hoàn toàn tín hiệu ngoài dải thông, vùng chuyển tiếp thẳng đứng và không gây di pha tín hiệu Đặc tuyến truyền đạt của mạch lọc lý tưởng Đặc tuyến truyền đạt 1 0 f f c Mạch lọc thông thấp f f c 0 1 Mạch lọc thông cao 1 0 f f c1 f c2 Mạch lọc thông dải 1 0 f f c f c2 Mạch lọc chặn dải 4.2. Mạch lọc thụ động Là mạch chứa các phần tử thụ động (R,L,C). Có hệ số truyền đạt K(ω) < 1 Thường làm việc ở tần số cao (>1MHz), do ở miền tần số thấp các mạch này có kết cấu nặng nề và hệ số phẩm chất thấp. Phân loại Mạch lọc thông thấp Mạch lọc thông cao Mạch lọc thông dải Mạch lọc chặn dải 4.2. Mạch lọc thụ động Mạch lọc thông thấp Hệ số truyền đạt: Tần số cắt RCjCjR Cj ZR Z v v K C C i o ωω ω + = + = + == 1 1 /1 /1 ( ) 22 1 1 1 1 1 1 + = + = + = c RC RCj K ω ω ω ω RC c 1 = ω Nếu thì: nên : tín hiệu không suy hao Nếu thì: Nếu thì: nên: tín hiệu suy hao mạnh 2 1 1 lg20 1 1 lg20 + = + = c dB RCj K ω ω ω 10 c ω ω << 1 2 << c ω ω 0= dB K c ωω = dBK c dB 3 2 1 lg20 1 1 lg20 2 −== + = ω ω c ωω 10>> 1 2 >> c ω ω ( ) c c dB K ωω ωω lg20 1 lg20 −== c ω ω lg 0 -1 1 -2 2 Đáp ứng biên độ-tần số của mạch lọc thông thấp 3 dB K Mạch lọc thông cao Hệ số truyền đạt: Vậy: Trong đó: được gọi là tần số cắt RCjCjR R ZR R v v K Ci o ωω 11 1 /1 + = + = + == ( ) 22 1 1 11 1 11 1 + = + = + = ω ω ω ω c RC RCj K RC c 1 = ω 2 1 1 lg20 11 1 lg20 + = + = ω ω ω c dB RCj K Nếu thì: nên: đặc tuyến là đường thẳng Nếu thì: Nếu: thì: nên: 10 c ω ω << 1 2 >> ω ω c ( ) c c dB K ωω ωω lg20 1 lg20 == c ωω = dBK c dB 3 2 1 lg20 1 1 lg20 2 −== + = ω ω c ωω 10>> 1 2 << ω ω c 01lg20 1 1 lg20 2 =≈ + = ω ω c dB K c ω ω lg 0 -1 1 -2-3 2 Đáp ứng biên độ-tần số của mạch lọc thông cao dB K Mạch lọc thông dải Mạch lọc thông dải gồm một mạch lọc thông thấp mắc nối tiếp với một mạch lọc thông cao Hệ số truyền đạt của mạch: Tần số cắt C 1 R 2 R 1 C 2 Đặc tuyến truyền đạt của bộ lọc thông dải 1c ω 2c ω ω K ( ) ( ) 221 221 1 2 2211 2 // RZZ ZRZ R R ZRZR R K CC CC CC ++ + + = ++ = 11 1 1 CR c = ω 22 2 1 CR c = ω [...]... cắt 4. 3 Mạch lọc tích cực Mạch lọc thông cao bậc 2 Dạng mạch Hàm truyền đạt Tần số cắt ωc = 2 RC Đặc tuyến biên độ tần số 4. 3 Mạch lọc tích cực Mạch lọc chọn lọc và mạch lọc thông dải Mạch lọc thông dải là mạch mà tín hiệu đầu ra chỉ có một dải tần giới hạn nào đó trong toàn bộ dải tần của tín hiệu đầu vào Băng thông được định nghĩa: B = ωH - ωL Khi B < 0.1ωr mạch được gọi là mạch lọc. .. số thực dương 4. 3 Mạch lọc tích cực Đặc tuyến biên - tần của mạch lọc Butterworth phẳng với độ dốc ngoài băng thông là -2 0dB/dec, đây là mạch lọc hay được sử dụng nhất Đặc tuyến biên-tần của mạch lọc Chebyshev, đặc tuyến có độ gợn sóng trong dải thông, độ dốc lớn hơn 20dB/dec Mạch lọc Bessel có đặc tuyến biên-tần giảm đều từ miền thông sang miền chặn 4. 3 Mạch lọc tích cực Mạch lọc thông thấp.. .Mạch lọc chặn dải R 1 C 1 C 2 R 2 Mạch lọc chặn dải gồm một mạch lọc thông thấp và một mạch lọc thông cao mắc song song với nhau Tần số cắt ωc1 = 1 R1C1 ωc 2 = 1 R2C2 4. 3 Mạch lọc tích cực Mạch lọc RC kết hợp với các linh kiện tích cực (BJT, Op_Amp) Sơ đồ khối của mạch lọc tích cực Hàm truyền đạt của bộ lọc tổng quát Được sử dụng ở dải tần số thấp Các tham số đặc trưng của mạch lọc. .. 4. 3 Mạch lọc tích cực Mạch lọc thông thấp bậc 1 Hàm truyền đạt 1 Ku = 1 jωC = 1 + jωRC R+ 1 j ωC Tần số cắt tại 1 Xác định hàm truyền đạt và tần số cắt của mạch lọc ωRC = 1 ⇒ ωc = hình dưới RC 4. 3 Mạch lọc tích cực Mạch lọc thông cao bậc 1 Dạng mạch và hàm truyền đạt Nhận xét: Hệ số khuếch đại áp của mạch sẽ tăng khi tần số tăng Tần số cắt ωC là tần số tại đó Ku giảm √2 lần 4. 3 Mạch lọc. .. thông băng tần hẹp hay mạch lọc chọn lọc (mạch lọc cộng hưởng) Đặc tuyến tần số Khi B > 0.1ωr mạch lọc thông dải băng tần rộng Hệ số phẩm chất của mạch (quality factor) Q= ωr B ωr : Tần số cộng hưởng tại đó điện thế đầu ra max ωL : tần số cắt thấp tại đó điện áp đầu ra giảm √2 lần ωH : tần số cắt cao tại đó điện áp đầu ra giảm √2 lần 4. 3 Mạch lọc tích cực Mạch lọc chọn lọc Để đơn giản trong... điện trở R1, R2 , R3 được tính từ các phương trình: Dạng mạch 4. 3 Mạch lọc tích cực Mạch lọc thông dải băng tần rộng Để tạo một mạch thông dải băng thông rộng thường dùng hai mạch lọc thông cao và thông thấp mắc nối tiếp với nhau nhưng phải thoả mãn điều kiện tần số cắt ω2 của mạch lọc thông thấp phải lớn hơn tần số cắt ω1 của mạch lọc thông cao Có thể dùng mạch sau Tần số cộng hưởng, Q . MẠCH LỌC Chương 4 MẠCH LỌC 4. 1. Khái niệm về mạch lọc tần số 4. 2. Mạch lọc thụ động 4. 3. Mạch lọc tích cực 4. 4. Thiết kế mạch lọc tích cực bậc cao 4. 1. Khái niệm về mạch lọc tần số Là mạch. lọc thông cao Mạch lọc thông dải Mạch lọc chặn dải Mạch lọc pha Phân loại theo linh kiện: Mạch lọc thụ động Mạch lọc tích cực 4. 1. Khái niệm về mạch lọc tần số Mạch lọc lý tưởng. == c ωω = dBK c dB 3 2 1 lg20 1 1 lg20 2 −== + = ω ω c ωω 10>> 1 2 << ω ω c 01lg20 1 1 lg20 2 =≈ + = ω ω c dB K c ω ω lg 0 -1 1 -2 -3 2 Đáp ứng biên độ-tần số của mạch lọc thông cao dB K Mạch lọc thông dải Mạch lọc thông dải gồm một mạch lọc thông thấp mắc nối tiếp với một mạch lọc thông cao Hệ