Однородные активные RC-фильтры с низкой параметрической чувствительностью

• Автор: Ермаков, Александр Валентинович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 208 с. : ил.

Аннотация
Тема диссертационной работы отражает: класс исследуемых фильтров (активные ДС-фильтры), используемый базис (однородные звенья) и направление исследования (обеспечение низкой параметрической чувствительности). В современных условиях существует потребность в разработке методик расчета активных ЛС-фильтров высокого порядка, не требующих подстройки номиналов элементов. Актуальность работы обусловлена как особенностями современной элементой базы, так и появлением новых классов активных 7?С-фильтров высокого порядка.
Целью работы является решение задачи, имеющей существенное значение для радиотехники - разработка методик расчета и реализации однородных активных ЯС-фильтров различных типов с низкой параметрической чувствительностью. Для достижения цели работы разработан и исследован новый тип структурных схем - квазисимметричные, которые приближаются по свойствам к симметричным структурным схемам, оптимальным с точки зрения параметрической чувствительности.
Предлагается новый вид данных - структурированный НЧ-прототип, объединяющий нормированный НЧ-прототип и сопоставленную ему структурную схему. Структурированные НЧ-прототипы, построенные на основе квазисимметричных структурных схем названы в работе квазисимметричными. В работе и приложениях приведены квазисимметричные структурированные НЧ-прототипы для наиболее распространенных видов аппроксимаций. Предложены методики расчета активных ЛС-фильтров различных типов с низкой параметрической чувствительностью на основе квазисимметричных структурированных НЧ-прототипов. По результатам математического и
схемотехнического моделирования показана эффективность использования квазисимметричных структурированных НЧ-прототипов для снижения параметрической чувствительности активных ЛС-фильтров различных типов.

• Актуальность темы
• Объекты исследования:
• Цель работы:
• Основные задачи, решаемые в диссертации:
• Общая характеристика работы
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Обзор литературы
1.1. Проектирование активных 11С-фильтров
1.2. Снижение параметрической чувствительности
1.3. Новые типы активных 11С-фильтров
1.4. Элементная база активных ШЗ-фильтров
1.5. Выводы
2. Расчет избыточных структурных схем с равными коэффициентами
обратных связей
2.1. Аппроксимация в функциональной области
2.2. Реализация функции Т(К) 3-го порядка
2.3. Реализация функции Т(К) 4-го, 5-го и 6-го порядка
2.4. Реализация функции Т(К) произвольного порядка
2.5. Предварительная характеристика с точки зрения параметрической чувствительности
2.6. Результаты, полученные в главе 2
3. Характеристика НЧ-прототипов с равными коэффициентами обратных
связей сточки зрения параметрической чувствительности
3.1. Описание подхода
3.2. Влияния вида и порядка аппроксимации
3.3. Сравнение с известными видами квазисимметричных структурных схем
3.4. Влияние неравномерности в полосе пропускания
3.5. Влияние затухания в полосе задерживания
3.6. Влияние неравномерности в полосе пропускания и затухания в полосе задерживания
3.7. Автоматизированный расчет и анализ избыточных НЧ-прототипов с равными
коэффициентами обратных связей
3.8. Результаты, полученные в главе
4. Применение избыточных НЧ-прототипов с равными коэффициентами
обратных связей для расчета активных ЛС-фильтров
4.1. Методика расчета
4.2. Сравнение квазисимметричных структурных схем на примере моделирования ФНЧ 3го и 4-го порядка
4.3. Моделирование ФНЧ 5-го и 6-го порядка
4.4. Расчет ФНЧ произвольного порядка с низкой параметрической чувствительностью
4.5. Влияние элементов избыточной принципиальной схемы на параметрическую
чувствительность
4.6. Примеры моделирования ППФиФВЧ
4.7. Результаты, полученные в главе
5. Применение избыточных НЧ-прототипов с равными коэффициентами
обратных связей для расчета комплексных /?С-фильтров
5.1. Общие сведения о комплексных фильтрах
5.2. Понятие аналитического фильтра и характеристики неаналитичности
5.3. Анализ частотных зависимостей характеристик неаналитичности
5.4. Аппроксимация передаточной функции комплексного базового звена в
функциональной области
5.5. Реализация комплексного базового звена
5.6. Реализация комплексных фильтров с низкой параметрической чувствительностью
5.7. Пример моделирования КППФ с низкой параметрической чувствительностью
5.8. Применение комплексных фильтров для расчета фильтров с арифметической
симметрией АЧХ
5.9. Анализ частотных зависимостей показателя несимметричности
5.10. Пример моделирования активного RC-фильтра с арифметической симметрией АЧХ
5.11. Общая методика расчета комплексных фильтров и фильтров с арифметической симметрией АЧХ с низкой параметрической чувствительностью
5.12. Результаты, полученные в главе
Заключение
Список использованной литературы
Приложение 1. Дополнительные расчетные соотношения для .избыточных
структурных схем 4-го - 6-го порядка с равными коэффициентами обратных ;f
связей
Приложение 2. Избыточные НЧ-прототипы с равными коэффициентами
обратных связей
о Аппроксимация Баттерворта
о Аппроксимация Бесселя
о Аппроксимация Гаусса 17?
о Аппроксимация Чебышева с неравномерностью в полосе пропускания 0.5 дБ
о Аппроксимация Чебышева с неравномерностью в полосе пропускания 1 дБ
о Аппроксимация Чебышева с неравномерностью в полосе пропускания 1,5 дБ
о Аппроксимация Чебышева с затуханием в полосе задерживания 20 дБ
о Аппроксимация Чебышева с затуханием в полосе задерживания 40 дБ
о Аппроксимация Кауэра (неравномерность в полосе пропускания 0.5 дБ, затухание в
полосе задерживания 20 дБ)
о Аппроксимация Кауэра (неравномерность в полосе пропускания 1дБ, затухание в
полосе задерживания 20 дБ)
Приложение 3. Пример расчета дополнительных сумматоров для реализации
ФНЧ Баттерворта 3-го - 6-го порядков

о Аппроксимация Чебышева:
3-й порядок (0,5 дБ):
шкс дТ^Ш Каноническая структурная схема
Л1(С)

..ЯШ
6-й порядок (0,5 дБ):
макс.дЯ'ц.г446,86

Д7КЙ)
"Ж®"'
"гий”5"
”<5Г5(Ь'Г ггё(П) “
Д -нормированная чаот
и а
•нормированная частота
шкс.дТИзбыточная структурная схема
*Нг л " ' ’ рис. 2.10 а) Частотные зависимости частных производных
Применение избыточной структурной схемы для реализации НЧ-прототипа Чебышева 3-го порядка с неравномерностью в полосе пропускания 0,5 дБ позволяет выровнить частотные зависимости ЭГ31(П) и ЭГ33(0).
Для НЧ-прототипа 6-го порядка происходит попарное выравнивание частотных зависимостей £Г61(0)и <5Г66(0); <5Г62(П)и 5Т65(0); £Г63(Ц)и £Г64(0).
Неравномерность аппроксимации в полосе пропускания не изменяет характера выравнивания бГд'(О). При этом, зависимости, приведенные на рис. 2.10 а), показывают, что макс.дТкаш и макс.дТизГт возрастают по сравнению с рассмотренными ранее видами аппроксимаций, поскольку аппроксимация Чебышева характеризуется большим затуханием в переходной зоне (при равных порядках аппроксимации) по сравнению с аппроксимациями Баттерворта, Бесселя и Гаусса.
Увеличим неравномерность в полосе пропускания до 1 дБ.
,ЗШ
"біт"
"біт

и П -нормированная частота