Комплексные активные RC-фильтры на идентичных звеньях

• Автор: Чжо Зей Я
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Аннотация
Диссертация посвещена разработке методов расчета комплексных активных ЯС-фильтров на базе идентичных звеньев.
Использование идентичных звеньев упрощает процедуру расчета комплексных фильтров и позволяет использовать структурированные НЧ-прототипы комплексных и вещественных фильтров.
Структурированные НЧ-прототипы разработаны и приведены в приложении.
Предложенные методики расчета комплексных активных ЯС-фильтров подкреплены большим количеством примеров и проверены с использованием программы схемотехнического моделирования.
Исследовано влияние разброса параметров пассивных элементов на АЧХ и показатели аналитичности комплексного фильтра высокого порядка и зависимость степени этого влияния от вида структурной схемы.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. РАСЧЕТ ФИЛЬТРОВ НА ИДЕНТИЧНЫХ ЗВЕНЬЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЧ-ПРОТОТИПОВ
1Л. Методика расчета по НЧ-прототипу
1.2. Канонические струкгурнные НЧ-прототипы Баттерворта без
ОБРАТНЫХ СВЯЗЕЙ, ОХВАТЫВАЮЩИХ ОДИН МОДУЛЬ
1.3. Структурированные НЧ-прототипы Баттерворта с последовательной структурной СХЕМОЙ БЕЗ обратных связей, ОХВАТЫВАЮЩИХ один МОДУЛЬ
1.4. Структурированные НЧ-прототипы Баттерворта с многопетлевой
СТРУКТУРНОЙ СХЕМОЙ БЕЗ ОБРАТНЫХ СВЯЗЕЙ, ОХВАТЫВАЮЩИХ ОДИН МОДУЛЬ

Выводы по главе
ГЛАВА 2. РАСЧЕТ ВЕЩЕСТВЕННЫХ АКТИВНЫХ КС-ФИЛЪТРОВ НА ИДЕНТИЧНЫХ ЗВЕНЬЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СТРУКТУРИРОВАННЫХ НЧ-ПРОТОТИПОВ
2.1. Расчет ППФ высокого порядка
2.2. Расчет ФНЧ высокого порядка
Выводы по главе
ГЛАВА 3. КОМПЛЕКСНЫЕ АКТИВНЫЕ ИН-ФИЛЬТРЫ
3.1. Базовые понятия о комплексном фильтре
3.2. Метод смещения частотных характеристик
3.3. Метод смещения НЧ-прототипа
Метод смещения НЧ-прототипа в дальнейшем предлагается применять: К НЧ-ПРОТОТИПАМ идентичных звеньев
3.4. Расчет фильтров на идентичных звеньях
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗБРОСА ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПЛЕКСНЫХ ФИЛЬТРОВ
4.1. Комплексные полосовые фильтры Чебышева
4.2. Комплексные полосовые фильтры Баттерворта
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение
Аналоговые фильтры непрерывного времени, реализуемые на операционных усилителях и RC элементах (активные-RC фильтры), используются в разнообразных устройствах обработки сигналов.
Методики расчета и проектирования различных типов и структурных схем этого класса фильтров отражены в [1] - [3]. В высокочастотном диапазоне в настоящее время используются фильтры на базе транскондуктивных операционных усилителей и конденсаторов (ОТА-С) [3], [4]. Активные - RC фильтры, находят широкое применение в многочисленных устройствах работающих на более низких частотах (до десятков МГц), особенно в тех, которые требуют высокой линейности и низкого шума. В частности, они используются в устройствах передачи данных по телефонной линии (ADSL, VDSL) [5], [6], [7], в приемных устройствах широкополосной связи с кодовым разделением и многократным доступом (WCDMA) [8], [9], в интегральных радиочастотных схемах приемников персональных сетей связи (PANs) [10], в устройствах глобальной системы мобильной связи (GSM) [11]. Недавно, активные-RC фильтры были успешно применены на частотах около 300 МГц [12].
Операционный усилитель - универсальный функциональный элемент, широко используемый в современных схемах формирования и преобразования информационных сигналов.
Операционный усилитель (ОУ) был предназначен для выполнения математических операций в аналоговых вычислительных машинах. Первый ламповый ОУ K2W был разработан в 1942 году Л.Джули (США). Первые ОУ на транзисторах появились в продаже в 1959' году. Р.Малтер (США) разработал ОУ Р2, включавший семь германиевых транзисторов. Требования к увеличению надежности, улучшению характеристик, снижению стоимости и размеров, способствовали развитию интегральных микросхем, которые были разработаны в лаборатории фирмы Texas Instruments (США) в 1958 г. Первый интегральный ОУ тпА702, имевший рыночный успех, был

Пример 2.1.2. Пусть задан последовательный структурированный НЧ прототип фильтра Баттерворта третьего порядка. Он имеет вид:
Г(л-) = ---1----* —
5 +5 + 1 5+
а:;(5) = —, *» = —-
5 + 0.5 5 +

ВХ 1,
й,—к:,
Рис. 2.5. Структурированный НЧ-прототип Баттерворта 3-го порядка с
избыточными связями
Рассчитаем полосовой фильтр. Пусть центральная частота равна со0 =ю4рад/с,
а полоса пропускания - Дй> = ю3 рад/с. Необходимо найти передаточные

функции базовых звеньев. Для ППФ, 5 = р - - , поэтому будем иметь:
Асо ■ р
к; сР)=-——г и к; (Р)= Ао)р
Асор+р +й)0 0.5Асор + р + а>
Для К* [Найдем значения параметров звена: д®1(».«7) =дсэ = &рад!с, ®01(„ , = а0 = 104 дад /с, К, =1.
Реализуем базовое звено на ОУ с параллельным колебательным контуром в цепи обратной связи, показанной на рис. 2.6. Рассчитаем элементы такой схемы. Выбираем Л, = шОм, тогда получаются следующие значения параметров элементов звена:
К, =1 = ^-, Л2=10*Ом, к