Filtr pasmowy w falownikach CMOS. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Filtr pasmowy w falownikach CMOS. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Projektant radioamatorów

Komentarze do artykułu

Aktywne filtry środkowoprzepustowe mają znaczną przewagę nad pasywnymi, zwłaszcza przy niskich częstotliwościach, ponieważ umożliwiają rezygnację z cewek, które są duże w tym obszarze częstotliwości i są dalekie od ideału w wielu innych cechach. Aktywny filtr bikwadowy charakteryzuje się dużą stabilnością i stabilnością, co pozwala na uzyskanie w trybie filtra środkowoprzepustowego współczynnika jakości przekraczającego 100. Typowy schemat takiego filtra, zbudowanego na wzmacniaczach operacyjnych, przedstawiono na rys. 1.

Filtr pasmowoprzepustowy w falownikach CMOS

W filtrze biquad integrator sumujący odejmuje napięcie wyjściowe filtra dolnoprzepustowego od wejścia (są one przesunięte w fazie o 180 stopni) - Przy częstotliwości poniżej sekcji przejściowej sygnały te znoszą się wzajemnie i wyjście sygnał jest znacznie osłabiony. Kiedy wzrastając, wchodzi w sekcję przejściową, malejący sygnał wyjściowy integratora nie kompensuje już wejścia, więc poziom sygnału na wyjściu filtra wzrasta. Wraz z dalszym wzrostem częstotliwości, spadek odpowiedzi częstotliwościowej integratora zapewnia tłumienie sygnału wyjściowego i kończy tworzenie odpowiedzi częstotliwościowej filtra pasmowoprzepustowego.

Wadą filtra biquad jest zwiększona liczba elementów aktywnych. Obiecujące w tych warunkach można uznać zastosowanie inwerterów CMOS jako elementów aktywnych, które mogą pracować w trybie liniowym i mają szereg zalet w stosunku do wzmacniaczy operacyjnych, np. brak tendencji do samowzbudzenia oraz zwiększona częstotliwość pracy . A koszt jest zwykle niższy.

Wśród wad rozważanych elementów aktywnych zwracamy uwagę na ich małe wzmocnienie (30 ... 50 dB). Biorąc jednak pod uwagę fakt, że filtry biquad nie mają dużych wymagań dotyczących wzmocnienia, ta wada nie stanowi przeszkody w zastosowaniu inwerterów CMOS jako elementów aktywnych.

Jeden z najpopularniejszych mikroukładów o strukturze CMOS - K561LN2 - zawiera sześć inwerterów w jednym pakiecie, co umożliwia zbudowanie filtra pasmowo-przepustowego czwartego rzędu. Obwód takiego filtra, otrzymany przez kaskadowe połączenie dwóch filtrów drugiego rzędu, pokazano na ryc. 2.

Filtr pasmowoprzepustowy w falownikach CMOS

Łatwo zauważyć, że oba filtry drugiego rzędu są identyczne i mają podobną budowę do typowego filtra wzmacniacza operacyjnego (patrz ryc. 1). Filtr ma dwa wyjścia, na których sygnały są przeciwfazowe.

Prąd pobierany przez filtr ustawia się wybierając rezystor R13. W takim przypadku napięcie zasilania może zmieniać się w granicach 5 ... 15 V. Wraz ze spadkiem prądu zasilania zwiększa się wzmocnienie aktywnych elementów filtrujących, ale pogarszają się ich właściwości częstotliwościowe i wzrasta impedancja wyjściowa. Pobór prądu należy uznać za optymalny w zakresie 0,5 ... 2 mA.

Przy wartościach znamionowych wskazanych na schemacie filtr ma częstotliwość środkową fo=1000 Hz, szerokość pasma Δf=100 Hz, współczynnik transmisji Кп=10. W przypadku innych parametrów filtr można obliczyć za pomocą następującej metody.

Ustawmy dla łącza wejściowego С2=C3=С i R3=R4=R5=R. Oblicz R, R1 i R2: R=1/(2πf0∙C); R1=Q/(2π∙f0∙C)∙√Кп; R2=Q/(2πf0∙C); Q=f0/Δf', gdzie Δf'=Δf/v2-n, gdzie Q jest współczynnikiem jakości filtra; n to liczba łączy kaskadowych drugiego rzędu.

Filtr umożliwia niezależną regulację parametrów w razie potrzeby. Tak więc częstotliwość środkową fo łącza wejściowego można regulować, wybierając rezystor R3, współczynnik jakości Q - R2, współczynnik przenoszenia Kp - R1.

Częstotliwość robocza filtra zbudowanego na falownikach układu K561LN2 może sięgać setek kiloherców. Zastosowanie podobnych mikroukładów serii KR1564, 74AC, 74NS zwiększy częstotliwość pracy o 10...15 razy.

Jedną z cech rozważanego filtra jest to, że szerokość pasma pozostaje niezmieniona, gdy zmienia się częstotliwość środkowa. Ponadto, gdy R1=R3, wzmocnienie łącza jest określane przez stosunek R2/R1. Rezystancja wejściowa łącza jest większa niż rezystancja rezystora R1, moc wyjściowa wynosi 10 ... 15 kOhm. Ostateczna amplifikacja składników aktywnych może prowadzić do pewnego wzrostu współczynnika jakości w stosunku do wartości obliczonej.

Wyniki prototypowania potwierdziły łatwość regulacji filtrów, dobrą zgodność charakterystyk rzeczywistych z obliczonymi oraz ich wysoką stabilność.

literatura

Folkenbury L. Wykorzystanie wzmacniaczy operacyjnych i liniowych układów scalonych (przetłumaczone z języka angielskiego). - M. Mir, 1986, 598 s.

Autor: D.Onyshko, Nowocherkassk, obwód rostowski.

Zobacz inne artykuły Sekcja Projektant radioamatorów.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Inteligentne łóżeczko od Forda 11.04.2017

Ford zaprezentował bardzo ciekawe opracowanie – „inteligentne” łóżeczko, które może symulować podróże samochodem.

Jak pokazuje praktyka, dzieci szybko zasypiają podczas podróży w ciemności. Nowe opracowanie Forda o nazwie Max Motor Dreams odtwarza atmosferę takich podróży w domu.

Inteligentne łóżeczko może odtwarzać ruchy samochodu, hałas silnika, a nawet zmieniające się światła uliczne. Jednocześnie system jest sterowany za pomocą aplikacji na smartfona, która może rejestrować rytm ruchów, efekty dźwiękowe i świetlne, do których dziecko jest przyzwyczajone na znanych trasach.

„Po rozmowie z młodymi matkami i ojcami łatwo zrozumieć, że wiele z nich marzy o spokojnym spaniu chociażby przez jedną noc. Wszyscy wiedzą, że dzieci łatwo zasypiają podczas podróży samochodem, ale ta metoda nie pomaga rozwiązać problemu brak snu rodziców, ponieważ nie obchodzi ich konieczność czuwania i prowadzenia samochodu. Łóżeczko Max Motor Dreams może ułatwić życie mamom i tatusiom na całym świecie” – mówi Ford.

Firma rozważa możliwość masowej produkcji tego unikalnego rozwiązania, z zastrzeżeniem zainteresowania konsumentów.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Małże pomogły stworzyć super mocny polimer

▪ Sztuczna inteligencja będzie w stanie zbliżyć się do możliwości ludzkiego mózgu

▪ Nanotechnologia na szkle

▪ Gatunki roślin krótko żyjących są bardziej wrażliwe na klimat

▪ Wśród pszczół są również praworęczne i leworęczne

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Regulatory prądu, napięcia, mocy. Wybór artykułów

▪ artykuł Luciana z Samosaty. Słynne aforyzmy

▪ artykuł Które ozdoby świąteczne pierwotnie były słodkie i jadalne? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Framer. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Klej w płynie Syndeticon. Proste przepisy i porady

▪ artykuł Cyfrowy AFC dla transceivera. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn