Полосовой фильтр на инверторах КМОП. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

 Комментарии к статье

Активные полосовые фильтры в сравнении с пассивными имеют существенные преимущества, особенно на низкой частоте, поскольку позволяют отказаться от катушек, имеющих в этой частотной области большие габариты, да и по многим другим характеристикам далеких от идеальных. Высокой устойчивостью и стабильностью обладает активный биквадратный фильтр, позволяющий в режиме полосового фильтра получать значение добротности, превышающее 100. Типовая схема такого фильтра, построенного на операционных усилителях, показана на рис. 1.

В биквадратном фильтре суммирующий интегратор вычитает из входного выходное напряжение фильтра нижних частот (они сдвинуты по фазе на 180 град.)- На частоте, находящейся ниже переходного участка, эти сигналы взаимно компенсируются и выходной сигнал значительно ослаблен. Когда она, увеличиваясь, выходит на переходной участок, уменьшающийся выходной сигнал интегратора уже не компенсирует входной, поэтому на выходе фильтра уровень сигнала возрастает. При дальнейшем увеличении частоты спад частотной характеристики интегратора обеспечивает ослабление выходного сигнала и завершает формирование частотной характеристики полосового фильтра.

Недостаток биквадратного фильтра - повышенное число активных элементов. Перспективным в этих условиях можно считать применение в качестве активных элементов инверторов КМОП, которые могут работать в линейном режиме и имеют перед операционными усилителями ряд преимуществ, например, отсутствие склонности к самовозбуждению, повышенная рабочая частота. Да и стоимость, как правило, оказывается ниже.

Из недостатков рассмотренных активных элементов отметим их небольшое усиление (30...50 дБ). Однако, учитывая, что биквадратные фильтры не предъявляют высоких требований к усилению, этот недостаток - не препятствие для применения инверторов КМОП в качестве активных элементов.

Одна из наиболее распространенных микросхем структуры КМОП - К561ЛН2 - содержит в одном корпусе шесть инверторов, что позволяет построить полосовой фильтр четвертого порядка. Схема подобного фильтра, полученная каскадным соединением двух фильтров второго порядка, изображен на рис. 2.

Легко видеть, что оба фильтра второго порядка идентичны и по структуре аналогичны типовому фильтру на ОУ (см. рис. 1). В фильтре предусмотрены два выхода, сигналы на которых противофазны.

Ток, потребляемый фильтром, устанавливают подборкой резистора R13. При этом напряжение питания может изменяться в пределах 5...15 В. При уменьшении тока питания увеличивается усиление активных элементов фильтра, но ухудшаются их частотные свойства и увеличивается выходное сопротивление. Оптимальным следует считать потребляемый ток в пределах 0,5...2мА.

При указанных на схеме номиналах фильтр имеет центральную частоту fo=1000 Гц, полосу пропускания Δf=100 Гц, коэффициент передачи Кп=10. Для других параметров фильтр можно рассчитать по следующей методике.

Положим для входного звена С2=C3=С и R3=R4=R5=R. Рассчитаем R, R1 и R2: R=1/(2πf0∙C); R1=Q/(2π∙f0∙C)∙√Кп; R2=Q/(2πf0∙C); Q=f0/Δf', где Δf'=Δf/v2-n, где Q - добротность фильтра; n - число каскадно соединенных звеньев второго порядка.

Фильтр допускает независимую подстройку параметров, если она необходима. Так, центральную частоту fo входного звена можно корректировать подборкой резистора R3, добротность Q - R2, коэффициент передачи Кп - R1.

Рабочая частота фильтра, построенного на инверторах микросхемы К561ЛН2, может достигать сотен килогерц. Применение аналогичных микросхем серий КР1564, 74АС, 74НС позволит увеличить рабочую частоту в 10...15 раз.

Одна из особенностей рассмотренного фильтра состоит в том, что ширина полосы пропускания при изменении центральной частоты остается неизменной. Кроме этого, при R1=R3 коэффициент усиления звена определяется отношением R2/R1. Входное сопротивление звена - более сопротивления резистора R1, выходное - 10... 15 кОм. Конечное усиление активных элементов может привести к некоторому увеличению добротности по сравнению с расчетным значением.

Результаты макетирования подтвердили простоту регулирования фильтра, хорошее соответствие реальных характеристик расчетным и их высокую стабильность.

Литература

Фолкенбери Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС (пер. с англ.). - М. Мир, 1986, 598 с.

Автор: Д.Онышко, г.Новочеркасск Ростовской обл.

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Горькие продукты улучшают работу мозга 08.11.2025

Как выяснили японские ученые, горький вкус флаванолов играет важную роль в стимуляции центральной нервной системы. Даже при минимальном усвоении этих веществ организм получает сигнал к повышению активности нейромедиаторов и улучшению когнитивных функций, что делает натуральные продукты с горьким вкусом потенциально полезными для мозга и общей физиологии. В поисках способов улучшить работу мозга ученые все чаще обращаются к натуральным соединениям, содержащимся в привычных продуктах питания. Одним из таких веществ являются флаванолы, присутствующие в какао, красном вине и ягодах. Исследователи из Технологического института Сибаура в Японии выяснили, что горький и вяжущий вкус этих соединений способен активировать мозг через вкусовые рецепторы, способствуя улучшению памяти, внимания и способности к обучению. Ранее было известно, что флаванолы защищают нейроны и поддерживают когнитивные функции, однако их биодоступность - доля вещества, поступающая в кровь - крайне низка. Это вызвал ...>>

Дождевой электрогенератор 08.11.2025

Группа разработчиков Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики представила дождевой электрогенератор, который превращает дождевые капли в источник электричества, используя саму воду как структурный и электрический элемент. В отличие от традиционных капельных генераторов, где электричество создается на твердых диэлектрических пленках с металлическими электродами, новое устройство плавает непосредственно на поверхности воды. Вода одновременно выполняет роль опоры и проводника, что позволило снизить вес системы на 80%, а стоимость уменьшить почти наполовину, сохранив при этом мощность до 250 вольт на каждую каплю. "Мы позволили воде одновременно выполнять структурную и электрическую функции, создав легкую, доступную и масштабируемую систему", - объяснил профессор Ванлин Гуо, ведущий автор исследования. Такая концепция открывает путь к созданию гидровольтаических систем, которые могут работать в водоемах без использования суши, дополняя солнечные и ветровые технологии. П ...>>

Климат влияет на длительность беременности 07.11.2025

Беременность традиционно воспринимается как естественный биологический процесс с предсказуемыми сроками, однако современные исследования все чаще доказывают, что на ее продолжительность влияют факторы, выходящие далеко за пределы медицины. Среди них особое место занимают климат и окружающая среда - именно эту взаимосвязь впервые подробно изучили ученые из Университета Кертина в Австралии. Их работа раскрывает, что экстремальные погодные условия способны не только вызывать преждевременные роды, но и, напротив, удлинять срок беременности. Команда исследователей проанализировала данные почти 400 тысяч новорожденных, появившихся на свет в Западной Австралии. Результаты оказались неожиданными: климатические колебания заметно влияли на организм будущих матерей, особенно у тех, кто рожал после 41-й недели беременности. По словам доктора Сильвестра Додзи Ньядана из Школы народного здоровья Университета Кертина, проблема перенашивания долгое время оставалась в тени, хотя ее последствия могут ...>>

Случайная новость из Архива Бросать курить нужно резко 23.03.2016 Ученые из трех британских университетов под руководством Николы Линдсон-Хоули (Nicola Lindson-Hawley) из Оксфордского университета доказали, что лучший способ бросить курить - это сразу отказаться от сигарет, а не снижать их количество постепенно. В исследовании приняло участие 697 человек, решивших бросить курить. Они были разделены на две группы, в каждой из которых использовалась своя тактика. Кроме того в обеих группах использовалась заместительная никотиновая терапия, участники также получали консультации специалистов. Итоги эксперименты подводились дважды - спустя 4 недели после начала и спустя полгода, чтобы оценить долговременный эффект. Уже на первой контрольной точке большинство участников "сошли с дистанции" - не курили 39% из тех, кто бросал постепенно и 49% из тех, кто отказался от табака резко. Через полгода отказавшихся от курения было еще меньше, но по-прежнему больше во второй группе: 15% и 22% от первоначального числа участников, соответственно. Таким образом, именно тактику резкого и полного отказа от сигарет ученые считают более эффективной. Однажды преодолев "никотиновую ломку", проще удерживаться от курении и дальше, говорят ученые.

Другие интересные новости:

▪ 10-этажный дом построен за сутки

▪ Новое применение ультразвуковым аппаратам

▪ Видеорегистратор Transcend DrivePro 520 записывает снаружи и внутри машины

▪ Кусочек нейрона для обработки образцов

▪ Кони предпочитают не общаться с людьми

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Акустические системы. Подборка статей

▪ статья Делить шкуру неубитого медведя. Крылатое выражение

▪ статья В каком государстве на всей территории доступен бесплатный интернет через Wi-Fi? Подробный ответ

▪ статья Пижма бальзамическая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Ультразвук против грызунов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Схема, распиновка (распайка) кабеля Alcatel Dual Band. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025