Проектирование активных фильтров на операционных усилителях, страница 8

            R_вх >> R >> R_вых.                                (26)

Для звена ЗВЧ2 принимают С₁ = С₂ = С; R₁ = R₂ = R.

            Из условия (23) выбирают удобное значение С. Далее определяют

; K_y = 3–d.                        (27)

Если требование K_y>3 важнее требования технологичности звена, то  и расчет ведут в такой последовательности. Сначала принимают , а затем выбирают С и К_y, учитывая, что К_y £ 10. Тогда

            ;                             (28)

            .              (29)

Полученные значения R₁ и R₂ должны удовлетворять условию (26).

Для звена РЗ2 выбирают m. При m=1 звено более технологично и его параметры менее чувствительны к изменениям С. При m¹1 возрастает избирательность. Выбирают значение С. Рассчитывают  и . Остальные R и С определяют по формулам, приведенным в таблице 1 приложения 03, при этом сопротивления резисторов должны удовлетворять условию (26), а емкости конденсатора - условию (23).

Для звеньев ЗНЧ2Д и ЗВЧ2Д сначала выбирают С, затем вычисляют m и остальные элементы схемы.

3.2. Реализация ARC - фильтров на усилителях с отрицательной обратной связью.

При d < 0,1 (Q > 10) чувствительность параметров активных фильтров на усилителях с ПОС к изменению внешних условий становится неприемлемо высокой. При этом резко возрастает различие номиналов элементов, входящих в состав этих звеньев, что неудобно с технологической точки зрения. Лучшие результаты получают при использовании фильтров, выполненных на ОУ, охваченных ООС. Эти цепи имеет меньшую чувствительность параметров, лучшую стабильность характеристик к изменению внешних условий при реализации добротностей 10 < Q < 50.

26

Из всех фильтров на ОУ с ООС наименьшее число элементов имеют цепи с многопетлевой ООС. Их схемы приведены на рисунках 9-14 приложения 03, а расчетные соотношения в таблице 2 приложения 03.

Недостатком данного метода реализации активных фильтров является трудность реализации звеньев с высокой добротностью. Это обусловлено тем, что при уменьшении затухания d необходимо увеличивать отношения номиналов резисторов и конденсаторов. Из-за этого значительно возрастают емкости конденсаторов или нарушаются условия реализации.

Данный метод позволяет реализовать высокие добротности при небольшом различии сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов и обеспечивает в сравнении с другими методами реализации самую высокую стабильность характеристик фильтра. Недостаток метода - необходимость большого числа ОУ, что делает эти схемы неэкономичными. Поэтому этот метод [1] рекомендуется использовать в крайнем случае.

3.3. Реализация АRС - фильтров на усилителях, обладающих минимумом произведения усиление-чувствительность.

В [2] представлено более двадцати хорошо опробированных схем активных фильтров второго порядка, удовлетворяющих следующему набору требований:

a)  минимальное число пассивных элементов; б) минимальное число ОУ и как следствие минимальная потребляемая мощность;

в) минимальная чувствительность передаточных характеристик к изменению пассивных элементов;

г) минимальное произведение усиление – чувствительность (ПУЧ), что позволяет либо снизить потребность в высококачественных ОУ (например, широкая полоса пропускания, низкая потребляемая мощность, высокий коэффициент усиления с разомкнутой петлей обратной связи), либо использовать выбранный тип ОУ в наиболее широком диапазоне частот;

27

д) простые настройка и способы производства;

е) минимальный разброс номиналов элементов, в частности при использовании гибридно-интегральных (например, тонкопленочных) пассивных элементов.

В [2] схемы разбиты на 3 группы: низкодобротные (Q £ 2), среднедобротные (2 < Q £ 20), высокодобротные (Q > 20).