Смуговий активний фільтр (стр. 2 из 3)
Порівняно недавно з'явилися більш складні багатопетлеві структури. Більшість з них отримано введенням додаткових частотно-незалежних зворотних зв'язків (ЗЗ) у каскадну структуру. Використання багатопет-левих структур не тільки дозволяє підвищити стабільність характеристик, зберігши переваги каскадних фільтрів, але і відкриває нові можливості. Багатопетлеві АRС-фільтри можна будувати на базі однакових (по схемах і характеристикам) ланок другого порядку. Їхня перебудова в ряді випадків виконується простіше, ніж у каскадних аналогах.
При імітації (моделюванні) LС-ланцюгів як проміжний етап необхідно одержати резистивно-навантажений LC-фільтр без утрат із заданими частотними характеристиками. Методи розрахунку LС-фільтрів добре відомий , тому синтез LC-прототипу за допомогою машинних чи програм спеціальних каталогів здійснити досить просто. Основним достоїнством ARС-фільтрів, отриманих шляхом імітації LС-прототипу, є мала чутливість їхніх характеристик до зміни параметрів елементів. Методи імітації LC-ланцюгів умовно розділяються на дві групи: елементна імітація й операційна. Елементна імітація полягає в заміщенні елементів чи LC-прототипу еквівалентного нормованого ланцюга комплексними конверторами повного опору. До дійсного часу питання теорії і практики елементної імітації досить добре вивчені в описі . Набагато менше досліджені й освітлені в літературі методи операційної імітації, що порозумівається порівняно недовгою історією їхнього розвитку. Перші публікації по практичному застосуванню методів операційної імітації з'явилися на початку 70-х років . При операційній імітації LС-прототип описується системою чи рівнянь сигнальним спрямованим графом. Схему фільтра одержують, моделюючи математичні операції, представлені цими чи рівняннями графом за допомогою функціональних АRС-элементів, наприклад інтеграторів, сумматорів.
Природне що будь-який LС-прототип можна описати в різних системах параметрів і різних графах. Ще велика воля мається при реалізації цих чи рівнянь графів АRС-ланцюгів. Цим і порозумівається велике число методів операційної імітації. Дослідження методів операційної імітацій продовжується, однак уже виявлені їхні основні переваги перед елементною імітацією: простота настроювання й електронної перебудови фільтрів, можливість одержання максимального динамічного діапазону.
Ланцюги, що реалізують задану передатну функцію високого порядку, але побудовані по різних методах, істотно відрізняються друг від друга по стабільності характеристик, складності, технологічності й іншим параметрам. Обґрунтовано вибрати найбільш придатний метод реалізації можна, тільки чітко представляючи переваги і недоліки всіх методів. Призначення дійсної книг-викласти теоретичні основи й особливості практичного застосування сучасних методів побудови АRС-фільтрів високого порядку.
2 АНАЛІТИЧНО РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА
Дана схема смугового активного фільтра складається з чотирьох каскадів, які зв’язані між собою і утворюють смуговий активний фільтр.
Розрахунок схеми ми будем проводити розраховуючи послідовно наступні каскади. Першим каскадом являється фільтр нижніх частот по наступним даним, які дані в технічному завданні.
1.1 Беремо каскад фільтра на основі ОП з багатопетлевим зворотнім зв’язком, який забезпечує заданий нахил АЧХ по лінії обмежень n=-40 дБ/дек.
1.2 Беремо ОП на частоті одиничного підсилення, якого
Для ОП типу 140 УД6
, тобто останнє рівняння виконується із запасом. По довіднику RBX ОП=2000кОм RВИХ ОП=200 Ом, тобто номінали резисторів повинні знаходитись у обмеженні від 2 кОм до 200 кОм.1.3 Задаємо значення ємності С2=2200 пф, відмітимо, що ця величина значно більша можливих паразитних ємностей в каскаді. Конденсатори КМ – 6 такої ємності мають малі габарити і добру стабільність (групи по ТКЕ ПЗЗЗ і М47).
1.4 Знаходимо значення допоміжного коефіцієнта:
K=2πf0C2=6.28*75*103*2200*10-12=103,6*10-5.
Звідси величина ємності С1 при максимально плоскій характеристиці
.1.5 Визначаємо значення резистора каскаду фільтра :
Опори резисторів R1 R2 R3 отримали менші 2 кОм тому зменшимо ємність С2 приблизно у 12 раз, отримаємо
і зробимо перерахунок каскаду. Отримаємо:
К=8,6 *10-5
С1=1500пф
R1=2,7кОм
R2=8,2кОм
R3=2кОм
1.6 Перевіримо отримане значення частоти зрізу:
і коефіцієнта підсилення у смузі пропускання
2. Розв’яжемо наступний каскад активного смугового фільтра де вхідні дані каскаду являється вихідними першого каскаду.
2.1 Беремо каскад фільтра на основі ОП з багатопетлевим зворотнім зв’язком котра забезпечує заданий нахил АЧХ по лінії обмежень n=-40 дБ/дек.
2.2Беремо ОП на частоті одиничного підсилення якого
Для ОП типу 140 УД6
, тобто останнє рівняння виконується запасом. По довіднику RBX ОП=2000кОм RВИХ ОП=200 Ом, тобто номінали резисторів повинні знаходитись у обмеженні від 2 кОм до 200 кОм.2.3 Задаємо значення ємності С3=2200 пф, відмітимо, що ця величина значно більша можливих паразитних ємностей в каскаді. Конденсатори КМ – 6 такої ємності мають малі габарити і добру стабільність (групи по ТКЕ ПЗЗЗ і М47).
2.4 Знаходимо значення допоміжного коефіцієнта
K=2πf0C3=6.28*75,4*103*2200*10-12=103,1*10-5.
2.5 Визначимо величину ємності С4 при максимально плоскій характеристиці
визначивши допоміжний коефіцієнт :
2.6 Визначаємо значення резисторів з другого каскаду:
Значення резисторів R6 і R7 визначимо за допомогою систем рівнянь
Опори резисторів R3 R4 отримали менші 2 кОм тому зменшимо ємність С3 приблизно у 12 раз, отримаємо
Зробимо перерахунок каскаду, отримаємо:
С4=560пф
R4=16кОм
R5=24кОм
R6=120кОм
R7=62кОм
2.7 Перевіримо отримане значення частоти зрізу:
і коефіцієнта підсилення у смузі пропускання
3. Розв’яжемо наступний каскад смугового активного фільтра де вхідні дані каскаду являється вихідними другого каскаду.
3.1Беремо каскад фільтра на основі ОП з багатопетлевим зворотнім зв’язком котра забезпечує заданий нахил АЧХ по лінії обмежень n=-40 дБ/дек.
3.2Беремо ОП на частоті одиничного підсилення якого
