Другие предметы \ Аналоговые электронные устройства

Аналогові та підсилювальні електронні пристрої. Частина 2: Навчальний посібник, страница 19

Для побудови фільтрів ВЧ використовуються дзеркальні до схеми фільтрів НЧ схеми, тобто схеми де R i C поміняні місцями. При цьому для фільтра Баттерворта значення і лишаються без змін. Для фільтрів Бесселя і Чебишева значення лишаються без змін, а нормуючий множник змінюється на зворотній, тобто

Смуговий фільтр отримується при каскадному з'єднанні фільтрів ВЧ і НЧ з перетинальними смугами пропускання. Смугозатримувальний фільтр можна отримати при паралельному з'єднанні фільтрів НЧ і ВЧ зі смугами, що не перетинаються. Смуга пропускання смугового фільтра визначається як ширина характеристики між точками –3дБ, окрім, рівнохвильових фільтрів, для яких ця ширина визначається точками, де характеристика спадає на величину пульсації у смузі пропускання. Але такі фільтри не можуть застосовуватись у випадках коли необхідні фільтри з високою добротністю. У таких випадках слід застосовувати однокаскадну смугову схему або фільтри, що будуються на основі методу змінного стану. Навіть однокаскадний двополюсний фільтр може мати АЧХ з гострим викидом.

5.7 Фільтри, що будуються на основі методу змінного стану

Ідею синтезу на основі уявлення про змінний стан можна реалізувати на прикладі реалізації ланки другого порядку. Нехай

(5.7)

або

Переходячи від зображення до оригіналу і враховуючи, що множення на р у часовій області відповідає операції диференціювання, находимо

звідки

У якості змінних вибираємо i Схеми структурна і електрична, що відповідає останньому рівнянню зображені на рис.5.8 (а,б).

Рисунок 5.8 – ФНЧ – 2–го порядку, побудований за методом змінного стану

У якості основного елемента фільтра вибрані ОП, які за допомогою зовнішніх елементів (R, C) легко перетворюються у інтегратор і суматор.

Зразок смугового фільтра, побудованого на основі методу змінного стану, наведено на рис. 5.9. Цей фільтр набагато складніший у порівнянні з фільтрами на ДНКН, але такі фільтри широко застосовуються завдяки підвищеній стійкості і легкості регулювання.

Не дивлячись на велику кількість елементів, фільтр, що побудований на основі методу змінного стану, є найбільш вдалою схемою для реалізації високодобротних смугових фільтрів. Він відзначається малою поелементною чутливістю, не висуває вимог до смуги пропускання ОП, а також зручний у настроюванні. Наприклад, в схемі, що наведена на

Рисунок 5.9 – Фільтр на основі методу змінного стану

рис.5.9, і використовується у якості смугопроникального. За допомогою двох резисторів встановлюється центральна частота смуги пропускання , у той час як резистори i cпільно визначають добротність Q і коефіцієнт підсилення в смузі пропускання

Цей фільтр може бути зроблений таким, що перестроюється з фіксованою добротністю, при використанні у якості резистора двосекційного змінного резистора. З другого боку, змінним можна зробити резистор , при цьому отримаємо фільтр з фіксованою частотою і змінною добротністю (і на жаль зі змінним коефіцієнтом підсилення).

Найбільш близькі до фільтрів на основі методу змінного стану так звані біквадратні фільтри, рис.5.10.

Особливістю такого фільтра є можливість регулювання його частоти (за допомогою ) при зберіганні сталості ширини смуги пропускання. Розрахункові рівняння:

Сама добротність Q визначається як і дорівнює При зміні значення центральної частоти пропорційно змінюється і добротність Q при цьому зберігається незмінною.