Tính toán bộ lọc LC. Lược đồ, mô tả

Thư viện kỹ thuật miễn phí

ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN
Thư viện miễn phí / Sơ đồ của các thiết bị vô tuyến-điện tử và điện

Tính toán bộ lọc LC. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Thư viện kỹ thuật miễn phí

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Radio nghiệp dư cho người mới bắt đầu

Bình luận bài viết

Bằng cách kết hợp cuộn cảm và tụ điện, trước tiên, có thể xây dựng các bộ lọc có bậc cao hơn (thứ tự của bộ lọc, theo quy luật, bằng với số phần tử phản kháng của nó), tức là có độ dốc đáp ứng tần số lớn hơn trong dải dừng và thứ hai, giới thiệu sự suy giảm ít hơn đáng kể trong băng thông. Lý tưởng nhất là khi cuộn dây và tụ điện không bị tổn thất (hệ số chất lượng của chúng là vô hạn), các bộ lọc LC hoàn toàn không có tổn thất.

Bộ lọc LC đơn giản nhất là một mạch dao động. Bao gồm như thể hiện trong hình. 38, nó sẽ hoạt động như một bộ lọc thông dải hẹp được điều chỉnh theo tần số

f0 = 1 / 2π√LC.

Tính toán bộ lọc LC

Ở tần số cộng hưởng, điện trở mạch vòng hoạt động:

R0 = pQ.

trong đó p là điện trở đặc trưng, bằng điện kháng của cuộn dây và tụ điện. Nó là thuận tiện hơn để tính toán nó theo công thức

p = √L / C.

Vì tụ điện thường hầu như không có tổn thất nên hệ số chất lượng của mạch bằng hệ số chất lượng của cuộn dây. Việc xác định tần số cộng hưởng và hệ số chất lượng bằng thực nghiệm sẽ dễ dàng hơn bằng cách lắp ráp tầng theo sơ đồ trên. Bạn sẽ cần một bộ tạo tín hiệu tạo ra điện áp đầu vào Uin và một số loại đồng hồ đo đầu ra có điện trở trong cao, tốt nhất là máy hiện sóng. Nó sẽ phục vụ để đăng ký điện áp Uout.

Bằng cách thay đổi tần số của máy phát, có thể đăng ký Uout cực đại ở tần số cộng hưởng của mạch f0. Điện trở R1 và điện trở mạch cộng hưởng r0 tạo thành một bộ chia, và

Uout = Uin / (R1 + r0).

Sau khi đo điện áp ở đầu vào và đầu ra, giờ đây có thể dễ dàng tính toán trở kháng cộng hưởng, sau đó là hệ số chất lượng của mạch.

Một cách khác để đo hệ số chất lượng là đo băng thông vòng lặp 2Δf, trong đó Δf là độ lệch tần số bộ dao động mà tại đó Uout giảm xuống 0,7 giá trị cộng hưởng. Yếu tố chất lượng có liên quan đến băng thông theo một công thức đơn giản

Q = f0 / 2Δf.

Trong trường hợp này, cần lưu ý rằng không phải hệ số chất lượng nội tại (xây dựng) của mạch Q0 sẽ được đo, mà là một giá trị nhỏ hơn một chút - hệ số chất lượng của mạch được shunt bởi điện trở R1. Do đó, điện trở của điện trở trong thí nghiệm này nên chọn càng lớn càng tốt. Thông thường, điện trở được thay thế bằng một tụ điện nhỏ, trong thực tế, chỉ cần đưa đầu dò máy phát điện lên đầu ra phía trên (theo sơ đồ) của mạch là đủ.

Trở kháng đầu vào của máy hiện sóng hoặc thiết bị khác được kết nối với mạch cũng không lớn vô hạn và tất nhiên, nó làm giảm hệ số chất lượng của nó. Phương pháp tính hệ số chất lượng "đã tải" rất đơn giản: bạn cần tìm một điện trở cộng hưởng mới được hình thành do kết nối song song của R1 và R0, sau đó chia cho p. Sau đó, điện trở R2 kết nối với đầu ra được tính đến theo cách tương tự.

Bộ lọc thông dải một vòng là một thiết bị rất không hoàn hảo. Nếu chúng ta muốn sử dụng hoàn toàn các đặc tính của mạch, tức là để có được đường cong cộng hưởng sắc nét tương ứng với hệ số chất lượng xây dựng, thì mạch phải được tải yếu bằng cách chọn R1 và R2 lớn hơn nhiều so với R0. Sau đó, hệ số truyền công suất nhỏ, có nghĩa là tổn thất lớn trong băng thông. Nếu mạch được tải nhiều bằng cách chọn R1 = R2 << R0, thì hệ số truyền tải có xu hướng đạt mức tối đa có thể (-6 dB), nhưng mạch gần như mất hoàn toàn đặc tính cộng hưởng. Tuy nhiên, một mạch đơn thường được sử dụng ở đầu vào của máy thu thanh hoặc trong các bộ khuếch đại cộng hưởng vì tính đơn giản của nó.

Hệ số truyền điện áp tăng nếu ít nhất R2 có thể được làm lớn (ví dụ: bằng cách kết nối mạch với cổng của bóng bán dẫn hiệu ứng trường, dùng để khuếch đại tín hiệu hơn nữa). Nó vẫn còn để phối hợp mạch từ phía đầu vào (ví dụ: với bộ cấp ăng-ten 75-ohm). Sử dụng kết nối biến áp tự ngẫu (Hình 39) hoặc bộ chia điện dung (Hình 40).

Tính toán bộ lọc LC

Trong trường hợp đầu tiên

R1 = R0 (n1 / n0)²,

trong đó n1 là số vòng từ "mặt đất" đến vòi: n0 là tổng số vòng của cuộn dây (kết nối của các phần của cuộn dây được cho là chắc chắn) Trong trường hợp thứ hai

R1 = R0C1²/ (C1 + C2)².

Nếu R2 không phải là vô hạn, thì trước tiên bạn cần tính đến nó bằng cách tính R0 mới (giảm do kết nối song song của R2), sau đó tính khớp đầu vào. Các tham số của bộ lọc thông dải hẹp có thể được cải thiện đáng kể, bao gồm hai, ba hoặc nhiều mạch. Kết nối giữa chúng có thể là cảm ứng hoặc điện dung bên ngoài. Hệ số tự cảm lẫn nhau được chọn nhỏ hơn Q lần so với độ tự cảm của cuộn dây và điện dung của các tụ điện ghép nối nhỏ hơn Q lần so với điện dung của vòng lặp, với Q được xác định từ băng thông cần thiết của bộ lọc. Nếu O nhỏ hơn nhiều so với hệ số chất lượng xây dựng của cuộn dây, thì tổn thất trong bộ lọc là nhỏ. Đầu vào và đầu ra của bộ lọc được tải bằng điện trở R = pQ.

Tín hiệu cho mạch có thể được áp dụng không chỉ song song, như mô tả ở trên, mà còn theo chuỗi, như trong Hình. 41. Trong trường hợp này, nếu cần có được đường cong cộng hưởng sắc nét, thì điện trở R2, như trước đây, phải được chọn càng nhiều càng tốt và ngược lại, R1, càng ít càng tốt. Với điện trở trong nhỏ của máy phát, mạch như vậy có hệ số truyền điện áp lớn ở tần số cộng hưởng, bằng giới hạn Q. Ở tần số thấp nhất, hệ số truyền có xu hướng không bằng XNUMX, như trong các bộ lọc đã được xem xét, nhưng đến một.

Một trường hợp rất thú vị là khi trong bộ lọc theo sơ đồ của Hình. 41, chọn điện trở ở đầu vào và đầu ra bằng đặc tính, tức là R1 \u2d RXNUMX \uXNUMXd p.

Tính toán bộ lọc LC

Nó chỉ ra một bộ lọc thông thấp phù hợp, hệ số truyền không đổi và bằng 1/2 (-6 dB) ở tất cả các tần số từ 1 đến tần số cộng hưởng của mạch L1C12 và giảm khi tần số tăng thêm . Độ dốc của đáp ứng tần số là XNUMX dB trên mỗi quãng tám, vì nó phải dành cho bộ lọc bậc hai.

Trong băng thông của bộ lọc 0 ... f0, hệ số truyền thường được coi là bằng một, coi điện áp đầu vào không phải là EMF của máy phát, mà là điện áp giữa đầu ra phía trên của điện trở R1 theo mạch và dây chung . Hơn nữa, điện trở R1 có thể là điện trở trong của máy phát. Có thể nói, máy phát "nhìn thấy" điện trở tải R2 thông qua bộ lọc trong suốt trong dải thông và cho công suất cực đại tại R1 = R2.

Nhân tiện, hầu hết các máy phát đo lường đều có điện trở trong tiêu chuẩn là 50 ôm và thang điện áp đầu ra được hiệu chỉnh cho trường hợp tải của chúng cũng ở mức 50 ôm. Nếu đầu ra của một máy phát như vậy không được tải bất cứ thứ gì, thì điện áp đầu ra sẽ cao gấp đôi so với thang đo của bộ suy hao đầu ra!

Để có được độ dốc lớn hơn của đáp ứng tần số, một cặp liên kết hình chữ L được mô tả được sử dụng, kết nối chúng theo Hình. 42 để tạo thành liên kết chữ T, hoặc theo hình. 43 để tạo thành liên kết chữ U. Trong trường hợp này, thu được bộ lọc thông thấp bậc ba. Thông thường, các liên kết hình chữ U được ưa thích hơn, vì chúng có cuộn cảm ít tốn nhiều công sức hơn để sản xuất.

Tính toán bộ lọc LC

Cũng có thể "xây dựng" thêm thứ tự của các bộ lọc.Ví dụ, trong Hình. 44 cho thấy cách bộ lọc thông thấp bậc XNUMX hai liên kết được tạo thành từ hai liên kết hình chữ U.

Nó có đáp ứng tần số rất dốc trong dải dừng - 30 dB trên mỗi quãng tám. Nó có thể được làm mát hơn nữa nếu các tụ điện nhỏ bổ sung được kết nối song song với các cuộn dây. Ở tần số của các mạch cộng hưởng thu được, thu được hai điểm "giảm chấn vô hạn", nằm trong dải chặn. Trong một số trường hợp, vai trò của các tụ điện bổ sung có thể được thực hiện bằng điện dung xen kẽ của các cuộn dây.

HPF được xây dựng theo cách tương tự, chỉ có các cuộn dây được thay thế bằng tụ điện và các tụ điện được thay thế bằng cuộn dây. Bộ lọc thông dải băng thông rộng thu được bằng cách xếp tầng bộ lọc thông thấp và bộ lọc thông cao, tốt nhất là có tầng khuếch đại cách ly giữa chúng.

Câu hỏi tự kiểm tra. Sử dụng các công thức trong chương này, rút ra các công thức tính toán điện cảm và điện dung của liên kết hình chữ L của bộ lọc thông thấp. Tính toán LPF theo hình. 44 cho một máy thu sóng vô tuyến nghiệp dư. Tần số cắt của bộ lọc là 2,7 kHz và trở kháng đặc tính là 1,6 kΩ.

Tính toán bộ lọc LC

Vẽ mạch lọc với ký hiệu xếp hạng phần tử và vẽ biểu đồ đáp ứng tần số của nó theo thang logarit.

câu trả lời. Các tham số của liên kết hình chữ L phù hợp của bộ lọc thông thấp (Hình 41, 42) được tìm thấy từ mối quan hệ R = p, trong đó R là điện trở tải của bộ lọc; p là trở kháng đặc tính của nó, bằng điện kháng của các phần tử của nó ở tần số cắt:

L = R / 2πf_c, C = 1 / 2πf_cR.

Nhận được các công thức này, không còn khó khăn để tính toán các phần tử của bộ lọc thông thấp hai liên kết (Hình 44) của máy thu dị vòng, có tính đến thực tế là độ tự cảm của cả hai cuộn dây phải là 2L, điện dung của tụ điện ở cực - C, điện dung của tụ điện ở giữa - 2C:

L = 1,6-10³/ 6,28.2,7-10³ - 0,095H = 95mH, 2L = 190mH;

C \ u1d 6,28 / 2,7 10 XNUMX³1,6 10³ = 0,037x10^-6F \u0,037d 2 uF, 0,074C \uXNUMXd XNUMX uF.

Trong quá trình sản xuất bộ lọc thực tế, số vòng dây của cuộn dây được tính bằng cách sử dụng thông tin được trình bày trong Chương 5. Trong trường hợp này, nên sử dụng các vòng ferit, cung cấp hệ số chất lượng tốt cho cuộn dây và ít bị ảnh hưởng. để can thiệp từ các trường bên ngoài. Hơi tệ hơn ở cả hai khía cạnh là các mạch từ làm bằng các tấm thép hình chữ W, chẳng hạn như từ các máy biến áp trước đây được sử dụng trong các máy thu bóng bán dẫn di động.

Ví dụ: hãy tính số vòng dây trên một vòng ferrite K16x8x4 làm bằng ferrite loại 2000NM. Hãy sử dụng công thức L=μμ₀N²/ l. Thay vào đó các giá trị μ = 2000, μ₀ = 4π-10^-7rH / M, S = 16 10^-6M², l=38 10^-3M, chúng tôi nhận được L -10^-6N² hoặc N - 10³L Thay giá trị L = 0,19 H, ta được N = 430 vòng. Cần lưu ý rằng, trái với niềm tin phổ biến, các bộ lọc đơn giản như vậy khá không quan trọng đối với sự phân bố các tham số của các phần tử của chúng, trong mọi trường hợp, độ lệch ± 5% thực tế ít ảnh hưởng đến hình dạng của đáp ứng tần số. Tính toán cũng có thể được thực hiện với độ chính xác phù hợp. Điện trở nguồn và tải của bộ lọc thậm chí còn ít quan trọng hơn và độ lệch lên tới ± 25% được chấp nhận ở đây.

Tác giả: V.Polyakov, Moscow

Xem các bài viết khác razdela Radio nghiệp dư cho người mới bắt đầu.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Bẫy không khí cho côn trùng 01.05.2024

Nông nghiệp là một trong những lĩnh vực quan trọng của nền kinh tế và kiểm soát dịch hại là một phần không thể thiếu trong quá trình này. Một nhóm các nhà khoa học từ Viện nghiên cứu khoai tây trung tâm-Hội đồng nghiên cứu nông nghiệp Ấn Độ (ICAR-CPRI), Shimla, đã đưa ra một giải pháp sáng tạo cho vấn đề này - bẫy không khí côn trùng chạy bằng năng lượng gió. Thiết bị này giải quyết những thiếu sót của các phương pháp kiểm soát sinh vật gây hại truyền thống bằng cách cung cấp dữ liệu về số lượng côn trùng theo thời gian thực. Bẫy được cung cấp năng lượng hoàn toàn bằng năng lượng gió, khiến nó trở thành một giải pháp thân thiện với môi trường và không cần điện. Thiết kế độc đáo của nó cho phép giám sát cả côn trùng có hại và có ích, cung cấp cái nhìn tổng quan đầy đủ về quần thể ở bất kỳ khu vực nông nghiệp nào. Kapil cho biết: “Bằng cách đánh giá các loài gây hại mục tiêu vào đúng thời điểm, chúng tôi có thể thực hiện các biện pháp cần thiết để kiểm soát cả sâu bệnh và dịch bệnh”. ... >>

Mối đe dọa của rác vũ trụ đối với từ trường Trái đất 01.05.2024

Chúng ta ngày càng thường xuyên nghe về sự gia tăng số lượng mảnh vụn không gian xung quanh hành tinh của chúng ta. Tuy nhiên, không chỉ các vệ tinh và tàu vũ trụ đang hoạt động góp phần gây ra vấn đề này mà còn có các mảnh vụn từ các sứ mệnh cũ. Số lượng vệ tinh ngày càng tăng do các công ty như SpaceX phóng không chỉ tạo ra cơ hội cho sự phát triển của Internet mà còn là mối đe dọa nghiêm trọng đối với an ninh không gian. Các chuyên gia hiện đang chuyển sự chú ý của họ sang những tác động tiềm ẩn đối với từ trường Trái đất. Tiến sĩ Jonathan McDowell thuộc Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian nhấn mạnh rằng các công ty đang nhanh chóng triển khai các chòm sao vệ tinh và số lượng vệ tinh có thể tăng lên 100 trong thập kỷ tới. Sự phát triển nhanh chóng của các đội vệ tinh vũ trụ này có thể dẫn đến ô nhiễm môi trường plasma của Trái đất với các mảnh vụn nguy hiểm và là mối đe dọa đối với sự ổn định của từ quyển. Các mảnh vụn kim loại từ tên lửa đã qua sử dụng có thể phá vỡ tầng điện ly và từ quyển. Cả hai hệ thống này đều đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ bầu không khí và duy trì ... >>

Sự đông đặc của các chất số lượng lớn 30.04.2024

Có khá nhiều điều bí ẩn trong thế giới khoa học, và một trong số đó là hành vi kỳ lạ của vật liệu khối. Chúng có thể hoạt động như chất rắn nhưng đột nhiên biến thành chất lỏng chảy. Hiện tượng này đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu và cuối cùng chúng ta có thể đang tiến gần hơn đến việc giải đáp bí ẩn này. Hãy tưởng tượng cát trong một chiếc đồng hồ cát. Nó thường chảy tự do, nhưng trong một số trường hợp, các hạt của nó bắt đầu bị kẹt, chuyển từ chất lỏng sang chất rắn. Quá trình chuyển đổi này có ý nghĩa quan trọng đối với nhiều lĩnh vực, từ sản xuất thuốc đến xây dựng. Các nhà nghiên cứu từ Hoa Kỳ đã cố gắng mô tả hiện tượng này và tiến gần hơn đến việc hiểu nó. Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã tiến hành mô phỏng trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng dữ liệu từ các túi hạt polystyrene. Họ phát hiện ra rằng các rung động trong các bộ này có tần số cụ thể, nghĩa là chỉ một số loại rung động nhất định mới có thể truyền qua vật liệu. Đã nhận ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

Làm việc theo ca làm tăng nguy cơ trầm cảm 03.09.2023

Nghiên cứu cho thấy làm việc theo ca có thể là một yếu tố góp phần làm tăng nguy cơ trầm cảm. Theo thống kê, trên thế giới có hơn 322 triệu người mắc chứng rối loạn trầm cảm, trong khi rối loạn lo âu ảnh hưởng đến 264 triệu người. Những tình trạng này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống mà còn làm tăng khả năng bị tàn tật và tử vong.

Các chuyên gia y tế cho rằng gánh nặng ngày càng tăng đối với con người hiện đại là một trong những nguyên nhân khiến tỷ lệ mắc bệnh trầm cảm ngày càng gia tăng. Điều này đặc biệt đúng đối với những người làm việc theo ca, theo các nhà nghiên cứu từ Đại học Khoa học và Công nghệ Huazhong ở Trung Quốc.

Là một phần của nghiên cứu kéo dài 175 năm, tình trạng của 543 công nhân đã được nghiên cứu, trong đó 16,2% làm việc theo ca. Trong thời gian này, trầm cảm phát triển ở 2,3% số người tham gia và rối loạn lo âu ở 1,7%. Một phân tích chi tiết về kết quả đã xác nhận rằng những người làm việc theo ca có nguy cơ trầm cảm và rối loạn lo âu cao hơn so với những người giữ lịch làm việc theo ca 9-17 tiêu chuẩn.

Điều thú vị là mức độ nguy cơ của những rối loạn tâm lý này cũng phụ thuộc vào lối sống của những người tham gia nghiên cứu. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng nguy cơ cao hơn ở những người hút thuốc, người ít vận động và những người có chỉ số khối cơ thể (BMI) ở mức cao.

Tin tức thú vị khác:

▪ Phục hồi men răng

▪ Áo sơ mi hàn

▪ Mắt bionic nguyên mẫu được in 3D

▪ Tìm thấy bằng chứng về sự tồn tại của vật chất quark kỳ lạ

▪ Gốm sứ sinh học hấp thụ kim loại

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần của trang web Nối đất và nối đất. Lựa chọn các bài viết

▪ Không ai viết một bài báo cho Đại tá. biểu hiện phổ biến

▪ bài viết Con vật nào cảnh báo binh lính về một cuộc tấn công bằng hơi ngạt? đáp án chi tiết

▪ bài viết Bộ sưu tập các món ăn từ các bảng. Hướng dẫn tiêu chuẩn về bảo hộ lao động

▪ bài báo Truyền tiền tố tới máy thu Katran. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài Tùy bút. bí mật tập trung

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web