| УЗБЕКСКОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ
ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Кафедра «ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ»
ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ ПО КУРСУ
«ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ»
для студентов специального заочного образования,
обучающихся по направлениям 5222200 «Телекоммуникация» и
5140900 «Профессиональное образование (Телекоммуникация)».
Ташкент 2008
Белова Л.Н., Козлов В.А. Задания и методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Теория электрических цепей» для студентов специального заочного образования, обучающихся по направлениям 5522200 «Телекоммуникация» и 5140900 «Профессиональное образование (Телекоммуникация)». - Ташкент: ТУИТ, 2008. - 50 с.
В пособии приведены 100 вариантов заданий на курсовую работу по дисциплине «Теория электрических цепей».
Методические указания включают в себя основы теории фильтров, порядок расчета полиномиальных пассивных LC- и активных RC-фильтров. Приведены примеры расчетов фильтров Баттерворта и Чебышева.
Для облегчения выполнения курсовой работы в приложении приводятся рекомендации - шаблоны по расчёту и построению графиков частотных характеристик рабочего ослабления электрических фильтров с помощью табличного процессора Excel.
Рассмотрены на заседании кафедры ТЭЦ и рекомендованы к печати
Протокол № 22 от 11.02.2008
Предисловие
Курс
овая работа по дисциплине «Те
ория эле
ктрических ц
епей» (ТЭЦ) по те
ме «Расчет электрических фильтров» выполняетс
я студ
ентами на третьем курс
е в пятом се
местре.
При защите курсовой работы одновременно проводится опрос по всему раздел
у курса ТЭЦ «Электрические фильтры». Эти вопрос
ы могут быть изучены по основному учебнику [1],
задачнику [2] и другой литературе, указанной в списке [1…9].
В основной учебной литературе вопрос
ы те
ории и расчета фильтров освещены достаточно кратко. В связи с этим, в методические указания включены ос
новные теоретические пол
оже
ния и понятия, изве
стн
ые из теории формулы, а также
приведены примеры расчетов различных фильтров.
При выполнении курс
овой работы след
ует руководствоватьс
я сле
дующим.
Требуемые
расчеты в работе долж
ны приводить
ся достаточно подробно, с кратким словесным
пояснением при расче
те каждой величины. При эт
ом дол
жны приводиться промежуточные чис
ловые значения.
Курс
овые работы,
в которых вычисления производятся крайне с
окращенно, к з
ащите не допус
каются и возвращаются с
тудентам на переработку.
Работа должна
быть написана аккуратно,
чернилами или шариковой
ручкой на одной стороне листа формата А4 (размером 296x204 мм). Листы должны быть сшиты и
пронумерованы.
В конце курс
овой работы необходимо ук
азать использованную литературу, поставить дату и подпись. Курс
овая работа регистрируется в деканате заочного факультета и передается на кафедру ТЭЦ для проверки не позднее, чем за неде
л
ю до срока защиты.
Опрос при защите курсовой работы проводится по вопрос
ам для подгот
овки к защите курсовой работы, которые приведены на 48 c.
1. Задание на курсовую работу
Задание на курсовую работу составлено по 100-вариантной системе. Вариант задания определяется двумя последними цифрами в номере зачетной книжки студента. включает в себя три задачи
:
1. Расчет пассивного LC-фильтра верхних частот (ФВЧ) Баттерворта или Чебышева c использованием таблиц.
2. Расчет симметричного полосового LC фильтра (ПФ) Баттерворта или Чебышева с использованием таблиц.
3. Расчет активного RC-фильтра нижних частот (ФНЧ) Баттерворта или Чебышева аналитическим методом.
Задача 1.
Рассчитать двухсторонне нагруженный LC ФВЧ Баттерворта или Чебышева по данным: в полосе пропускания (ПП)
ослабление не должно превышать
, а в полосе задерживания (ПЗ)
ослабление должно быть не менее
. Сопротивления генератора и нагрузки одинаковы,
. Данные вариантов приведены в таблице 1. Для вариантов 01-25 и 51-75
кОм, для вариантов 26-50 и 76-100 Ом.
T
ребуется
1. Определить порядок ФНЧ – прототипа (ФНЧП).
2. По таблицам определить нормированные значения параметров элементов ФНЧП.
3. Начертить схему LC ФНЧП и схему рассчитываемого LC ФВЧ.
4. Вычислить номинальные (истинные) значения парметров элементов ФВЧ.
5. Рассчитать ослабление A(f) ФВЧ на частотах: 0,2
,
0,5
,
,
,
, где
- частота, соответствующая ослаблению 3 дБ фильтра Баттерворта.
6. Начертить график зависимости ослабления от частоты
. По графику
выполнить проверку правильности расчета фильтра.
3адача 2.
Рассчитать симметричный LC ПФ Баттерворта или Чебышева, нагруженный двусторонне по данным: границы ПП нижняя
, верхняя
(или
или ширина ПП
), ослабление в этой полосе должно быть не более
, а при частоте
ослабление должно быть не менее
. Сопротивления генератора и нагрузки фильтра
. Для вариантов 01-25 и 51-75 сопротивления
кОм, для вариантов, 26-50 и 76-100
Ом. Данные всех вариантов приведены в табл. 2.
Tребуется
1. Определить порядок n ФНЧП.
2. По таблицам определить нормированные значения элементов ФНЧП.
3. Начертить схему LC ФНЧП и ПФ.
4. Вычислить номинальные значения элементов ПФ.
5. Рассчитать ослабление A(f) на частотах
,
,
,
,
, 1,5
, 2
.
6. Начертить график зависимости ослабления от частоты
. По графику
выполнить проверку правильности расчета фильтра.
Задача 3.
Рассчитать ARC ФНЧ Баттерворта или Чебышева по данным: в ПП
ослабление не должно превышать
, а при частоте
и более высоких ослабление должно быть не менее
. Значения емкости равны
, при этом
=0,1 мкФ и
для вариантов 01-50,
и
=0,08 мкФ для вариантов 51-100. Данные всех вариантов приведены в таблице 3.
T
ребуется
1. Рассчитать порядок n ФНЧП, число звеньев первого и второго порядков;
2. Определить нормированные значения «нулей» знаменателя передаточной функции фильтра.
3. Найти выражения нормированных трехчленов каждого звена второго порядка.
4. Определить выражение нормированной передаточной функции
всего фильтра.
5. Найти выражение операторной передаточной функции для каждого звена
.
6. Определить значения сопротивлений и коэффициента усиления K для каждого звена второго порядка.
7. Начертить полную схему фильтра.
8. Рассчитать ослабление фильтра
на частотах
,
,
, 1,5
, 2
.
9. Начертить график
и выполнить проверку правильности расчета фильтра.
Таблица 1
Требования к частотной характеристике A(f) LC-ФВЧ
| Вари-анты
|
Фильтр Баттерворта
|
Вари-анты
|
Фильтр Чебышева
|
| ¦S
,
кГц
|
D
А,
дБ
|
¦1
,
кГц
|
АS,
дБ
|
¦S
,
кГц
|
D
А,
дБ
|
¦1
,
кГц
|
АS
,
дБ
|
| 01 и 26
|
1
|
0,5
|
1,75
|
15
|
51 и 76
|
1
|
0,5
|
1,75
|
14
|
| 02 и 27
|
2
|
0,5
|
3,5
|
20
|
52 и 77
|
2
|
0,5
|
4,0
|
18
|
| 03 и 28
|
3
|
0,5
|
6,0
|
30
|
53 и 78
|
3
|
0,5
|
6,0
|
32
|
| 04 и 29
|
0,5
|
0,5
|
1,0
|
25
|
54 и 79
|
0,5
|
0,5
|
1,25
|
25
|
| 05 и 30
|
0,3
|
0,5
|
0,6
|
15
|
55 и 80
|
0,3
|
0,5
|
0,7
|
20
|
| 06 и 31
|
1
|
0,5
|
2,5
|
30
|
56 и 81
|
1
|
1,0
|
1,5
|
23
|
| 07 и 32
|
2
|
1
|
5,0
|
25
|
57 и 82
|
2
|
1,0
|
3,0
|
25
|
| 08 и 33
|
3
|
1
|
7,5
|
20
|
58 и 83
|
3
|
1,0
|
5,0
|
16
|
| 09 и 34
|
0,5
|
1
|
1,0
|
25
|
59 и 84
|
0,5
|
1,0
|
0,8
|
26
|
| 10 и 35
|
0,3
|
1
|
0,6
|
15
|
60 и 85
|
0,3
|
1,0
|
0,5
|
30
|
| 11 и 36
|
1
|
1
|
1,5
|
15
|
61 и 86
|
1
|
1,0
|
1,75
|
30
|
| 12 и 37
|
2
|
1
|
3,2
|
15
|
62 и 87
|
2
|
1,0
|
4,0
|
36
|
| 13 и 38
|
3
|
2
|
4,8
|
20
|
63 и 88
|
3
|
1,0
|
6,0
|
20
|
| 14 и 39
|
0,5
|
2
|
0,9
|
20
|
64 и 89
|
0,5
|
1,0
|
1,25
|
25
|
| 15 и 40
|
0,3
|
2
|
0,54
|
25
|
65 и 90
|
0,3
|
1,0
|
0,75
|
25
|
| 16 и 41
|
1
|
2
|
2,0
|
25
|
66 и 91
|
1
|
2,0
|
1,5
|
15
|
| 17 и 42
|
2
|
2
|
4,0
|
20
|
67 и 92
|
2
|
2,0
|
3,0
|
13
|
| 18 и 43
|
3
|
2
|
7,5
|
30
|
68 и 93
|
3
|
2,0
|
4,8
|
30
|
| 19 и 44
|
0,5
|
3
|
1,25
|
25
|
69 и 94
|
0,5
|
2,0
|
0,8
|
18
|
| 20 и 45
|
0,3
|
3
|
0,68
|
20
|
70 и 95
|
0,3
|
2,0
|
0,5
|
20
|
| 21 и 46
|
1
|
3
|
1,5
|
20
|
71 и 96
|
1
|
2,0
|
1,75
|
35
|
| 22 и 47
|
2
|
3
|
4,0
|
15
|
72 и 97
|
2
|
2,0
|
4,0
|
40
|
| 23 и 48
|
3
|
3
|
4,8
|
15
|
73 и 98
|
3
|
2,0
|
6,0
|
20
|
| 24 и 49
|
0,5
|
3
|
0,8
|
20
|
74 и 99
|
0,5
|
3,0
|
1,25
|
23
|
| 25 и 50
|
0,3
|
3
|
0,54
|
25
|
75 и 100
|
0,3
|
3,0
|
0,75
|
25
|
Таблица 2
Требования к частотной характеристике ослабления A(f) LC-ПФ
| Вари-
анты
|
Фильтр Чебышева
|
Вари-
анты
|
Фильтр Баттерворта
|
| ¦-1
,
кГц
|
¦1
, кГц
|
D
¦, кГц
|
¦0
, кГц
|
¦S2
, кГц
|
AS2
,
дБ
|
D
A, дБ
|
¦-1
,
кГц
|
¦1
, кГц
|
D
¦, кГц
|
¦0
, кГц
|
¦S2
, кГц
|
AS2
,
дБ
|
D
A,
дБ
|
| 01 и 26
|
8
|
12,5
|
-
|
-
|
16
|
16
|
0,5
|
51 и 76
|
10
|
14,4
|
-
|
-
|
16
|
14
|
1
|
| 02 и 27
|
-
|
12,5
|
-
|
10
|
16
|
20
|
0,5
|
52 и 77
|
10
|
-
|
4,4
|
-
|
16
|
13
|
1
|
| 03 и 28
|
8
|
-
|
4,5
|
-
|
16
|
36
|
0,5
|
53 и 78
|
-
|
14,4
|
-
|
12
|
16
|
12
|
1
|
| 04 и 29
|
10
|
14,4
|
-
|
-
|
16
|
26
|
0,5
|
54 и 79
|
10
|
14,4
|
-
|
-
|
16
|
12
|
0,5
|
| 05 и 30
|
10
|
-
|
-
|
12
|
16
|
22
|
0,5
|
55 и 80
|
10
|
-
|
4,4
|
-
|
16
|
13
|
0,5
|
| 06 и 31
|
10
|
-
|
4,4
|
-
|
16
|
28
|
0,5
|
56 и 81
|
-
|
14,4
|
12
|
16
|
14
|
0,5
|
| 07 и 32
|
9
|
16
|
-
|
-
|
18
|
20
|
0,5
|
57 и 82
|
10
|
-
|
4,4
|
-
|
16
|
13
|
2
|
| 08 и 33
|
-
|
16
|
-
|
12
|
18
|
22
|
0,5
|
58 и 83
|
-
|
14,4
|
-
|
12
|
16
|
15
|
2
|
| 09 и 34
|
8
|
12,5
|
-
|
16
|
18
|
1
|
59 и 84
|
8
|
12,5
|
-
|
-
|
18
|
15
|
0,5
|
| 10 и 35
|
-
|
12,5
|
-
|
10
|
16
|
22
|
1
|
60 и 85
|
8
|
-
|
4,5
|
-
|
18
|
19
|
0,5
|
| 11 и 36
|
10
|
14,4
|
-
|
-
|
16
|
26
|
1
|
61 и 86
|
-
|
12,5
|
-
|
10
|
18
|
19
|
1
|
| 12 и 37
|
-
|
16
|
-
|
12
|
20
|
36
|
1
|
62 и 87
|
8
|
12,5
|
-
|
-
|
18
|
22
|
1
|
| 13 и 38
|
9
|
16
|
-
|
-
|
20
|
32
|
1
|
63 и 88
|
8
|
12,5
|
-
|
-
|
18
|
22
|
2
|
| 14 и 39
|
9
|
-
|
-
|
12
|
20
|
40
|
1
|
64 и 89
|
-
|
12,5
|
-
|
10
|
18
|
28
|
2
|
| 15 и 40
|
9
|
-
|
7
|
-
|
20
|
35
|
2
|
65 и 90
|
8
|
12,5
|
-
|
-
|
18
|
28
|
3
|
| 16 и 41
|
8
|
12,5
|
-
|
-
|
16
|
20
|
2
|
66 и 91
|
9
|
16
|
-
|
-
|
20
|
20
|
0,5
|
| 17 и 42
|
8
|
-
|
4,5
|
-
|
16
|
24
|
2
|
67 и 92
|
9
|
16
|
-
|
-
|
20
|
20
|
1
|
| 18 и 43
|
-
|
12,5
|
-
|
10
|
16
|
28
|
2
|
68 и 93
|
9
|
16
|
-
|
-
|
20
|
20
|
2
|
| 19 и 44
|
9
|
16
|
-
|
-
|
18
|
28
|
2
|
69 и 94
|
9
|
16
|
-
|
-
|
20
|
20
|
3
|
| 20 и 45
|
16
|
25
|
-
|
-
|
30
|
22
|
2
|
70 и 95
|
9
|
-
|
12
|
-
|
20
|
20
|
0,5
|
| 21 и 46
|
-
|
25
|
-
|
20
|
30
|
20
|
2
|
71 и 96
|
16
|
25
|
-
|
-
|
30
|
25
|
0,5
|
| 22 и 47
|
16
|
-
|
-
|
20
|
30
|
36
|
2
|
|