Ш и IV (а также I и II). Следовательно, приведенные в гл. 3 эллиптические схемы фильтров нижних частот можно использовать для реализации любого из четырех полосно-заграждающих типов фильтра. Эти схемы, а именно эллиптическая схема на ИНУН (см. § 3.3), схема на трех конденсаторах (см. § 3.4) и биквадратная эллиптическая схема (см. § 3.5), совместно срас-шотренными в § 6.4 и 6.5 схемами будут описаны в конце этой главы.

6.8. РАСЧЕТ ПО Л ОС Н 0-3 АГР АЖ ДАЮЩ ЕГО ФИЛЬТРА С МНОГОПЕТЛЕВОИ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

Для расчета а) полосио-заграждающе-то фильтра второго порядка или б) звена второго порядка полосно-заграждающего фильтра более высокого порядка, которое соответствует звену нижних частот первого порядка, обладающих заданной центральной частотой fo (Гц), или соо=2л/о (рад/с), коэффициентом усиления К и добротностью Q, необходимо выполнить следующие шаги.

1. Для расчета п. а выбрать С=1, я п. б найти нормированный коэффициент С звена нижних частот первого порядка йз соответствующей таблицы в приложениях А, Б или В.

2. Выбрать номинальное значение емкости С] (предпочтительно близкое к значению lO/fo мкФ) и вычислить сопротивления

Ry=CQI2mCu Ri=Ryl{CQ-\);

Re=4Ri; Rs=2Rs; Re=KRs.

Сопротивление Rs выбирается произвольно таким образом, чтобы минимизировать разброс значений сопротивлений. Для ирбольших значений коэффициента усиления i?3=l/£OoCi.

3. Выбрать номинальные значения сопротивлений, наиболее близкие к вычисленным значениям, и реализовать фильтр или его звенья в соответствии со схемой, показанной на рис. 6.6. (См. также приведенные в § 6.7 общие сведения по различным фильтровым звеньям.)

Комментарии

а. Для обеспечения лучших рабочих характеристик номинальные значения элементов должны выбираться наиболее близкими к выбранным и вычисленным значе-

Рис. 6.6. Схема полосно-заграждающего фильтра с МОС.

пиям. Фильтры высокого порядка требуют применения более точных значений элементов, чем фильтры сравнительно низкого порядка. Рабочая характеристика фильтра не изменится, если значения всех сопротивлений умножить, а емкостей поделить на общий множитель.

б. Входное полное сопротивление каждого ОУ должно быть по крайней мере lOReg, где Reg равно значению сопротивления Ri или Rb, соединенного с его инвертирующим входом. Коэффициент усиления каждого ОУ с разомкнутой обратной связью должен по крайней мере в 50 раз превышать значение амплитудно-частотной характеристики фильтра или звена на частоте fa - наибольшей требуемой частоте в полосе пропускания, а его скорость нарастания (В/мкс) должна в (0,5сОо)10" раз превышать максимальный размах выходного напряжения.

в. Инвертирующий коэффициент усиления

К=/?б ?з.

Следовательно, коэффициент усиления можно настроить, изменяя сопротивление Re. Изменяя сопротивление Ri, можно, не оказывая влияние на частоту /о. установить значение добротности Q (см. § 6.6).

г. Эту схему можно использовать для добротности Q<25.

д. Порядок фильтра, требуемый для обеспечения заданных значений ширины верхней и нижней переходных областей (или, наоборот, ширина переходных областей, соответствующая заданному порядку) дан в § 6.3.

Полосно-заграждающий фильтр с МОС был рассмотрен в § 6.4.

6.9. РАСЧЕТ ПОЛОСНО-ЗАГРАЖДАЮЩЕГО ФИЛЬТРА НА ИНУН

Для расчета а) полосно-заграждающего фильтра второго порядка или б) звена второго порядка полосно-заграждающего фильтра более высокого порядка, которое соответствует звену нижних частот первого порядка, обладающих заданной центральной частотой fo (Гц), или coo=2nfo (рад/с), коэффициентом усиления звена 7С=1 и добротностью Q, необходимо выполнить следующие шаги.

1. Для расчета п. а выбрать С=1, а п. б найти нормированный коэффициент С звена нижних частот первого порядка из соответствующей таблицы в приложении А, Б или В.

2. Выбрать номинальное значение емкости Ci (предпочтительно близкое к значению 10/fo мкФ) и вычислить сопротивления

i?i = l/2MoCQC,; /?2=2CQ/cooCi;

Ri=RiR2f{Ri+R2).

3. Выбрать номинальные значения сопротивлений как можно ближе к вычислен-

Рис. 6.7. Схема полосно-заграждающего фильтра на ИНУН.

ным значениям и реализовать фильтр или его звенья в соответствии со схемой, показанной на рис. 6.7. (См. также приведенные в § 6.7 общие сведения по различным фильтровым звеньям.)

Комментарии

а. Комментарии пп. а и б. для фильтра с МОС в § 6.8 используются непосредственно, за исключением того, что в п. б

б. Необходимо обеспечить путь протекания на земляную шину постоянного тока с входа фильтра.

в. Без изменения значения добротности Q можно установить нейтральную частоту fo с помощью изменения сопротивления Ri (см. § 6.6).

г. Эта схема пригодна для реализации значений добротности Q<10.

Полосно-заграждающий фильтр на ИНУН был рассмотрен в § 6.5.

6.10. РАСЧЕТ ЭЛЛИПТИЧЕСКОГО ПОЛОСНО-ЗАГРАЖДАЮЩЕГО ФИЛЬТРА НА ИНУН

Приведенную на рис. 6.8 схему эллиптического полосно-заграждающего фильтра на ИНУН можно использовать для реализации а) полосно-заграждающего фильтра второго порядка и звеньев фильтра высокого порядка, а именно б) полосно-заграждающего звена второго порядка, соответствующего звену нижних частот первого порядка фильтров Баттерворта, Чебышева, инверсных Чебышева или эллиптических, в) двух полосно-заграждающих звеньев второго порядка, соответствующих звену нижних частот второго порядка фильтра Баттерворта или Чебышева или г) двух полосно-заграждающих звеньев второго порядка, соответствующих звену нижних частот второго порядка инверсного Чебышева или эллиптического фильтра. Для расчета этого фильтра или его звеньев, об,г1адающих заданной центральной частотой fo (Гц), или (Oo=2nfD (рад/с), коэффициентом усиления К, добротностью Q, а для инверсных Чебышева и эллиптических фильтров и минимальным затуханием в полосе задерживания (MSL), для эллиптических фильтров еще и неравномерностью передачи в полосе пропускания (PRW), необходимо выполнить следующие шаги.

Рис. 6.8. Схема эллиптического полосно-заграждающего фильтра на ИНУН.

1. Для расчета п. б найти нормированный коэффициент С звена нижних частот первого порядка из соответствующей таблицы в приложении А, Б или В; для п. в. найти значения коэффициентов нижних частот S и С из соответствующей таблицы в приложении А; для п. г найти значения нормированных коэффициентов нижних частот Л, S и С из соответствующей таблицы-в приложении Б или В.

2. Выбрать номинальное значение емко-

сти Cl (предпочтительно близкое к значению 10/fo мкФ) и вычислить значения сопротивлений

i=ti3/KacooC,;

i?2=l/13cooC2; R3=KaRi/Y,

RKRs/ix; Re=iiR2/(ix-t);

где Сг, Re и л>1 имеют произвольные значения;

для п. а

а=у=1; 13=1/Q;

для п. б

а=1; P=1/CQ;

для фильтров в п. в соответствуют два звена. Первое звено имеет

а=1; р=1,/£,;

второе

а=1; 3=l/0,£i; Y=l/; для фильтров в п. г. также соответствуют два звена. Первое звено имеет

а=Л2; 3=Z)i/£i; y=D\;

второе

а=1/Л2; 3=l/£i£i; y-UD;

= = Ч- (1 + VT+mi.

В V 2

[1 -f 4CQ= +

BE, QC

Если К и добротность Q для пп. а, б « £i в пп. в, г имеют небольшие значения, допустим, не более 10, то приемлемые значения этих Произвольных элементов равны Ci=Ci; /?5=1/<аоС,

л ji=2 (в этом мучае Re=R7). Если добротность и/или К имеют высокие значения, например более 10, то значения С, RiR fi должны выбираться таким образом, чтобы сохранялся небольшой разброс значений сопротивлений.

3. Выбрать номинальные значения сопротивлений, наиболее близкие к вычисленным значениям, и реализовать фильтр или его звенья в соответствии со схемой, показанной на рис. 6.8.

4. Если требуется то сопротивле-Ние /?в заменяется разомкнутой, а сопротивление R; короткозамкнутой цепями при условии, что значения других сопротивлений определяются как на шаге 2. В этом случае схема представляет собой фильтр на повторителе напряжения (см. рис. 3.6).

Комментарии

а. Комментарии пп. а, б и д для фильтра с МОС в § 6.8 используются непосредственно, за исключением того, что в п. б Reg каждого ОУ определяется значением сопротивлений Ri, Rz или R, соединенных с его входным контактом.

б. Эта схема может использоваться как для высоких, так и для низких значений добротности Q (или El) с помощью выбора произвольных параметров на шаге 2 таким образом, чтобы сохранить относительно небольшой разброс значений сопротивлений. Для небольших коэффициентов усиления 9100.

в. Настройка осуществляется с по-мощью изменения отношения Ri/Ri, которое позволяет установить максимальное подавление на частоте fz, как показано на рис. 3.11. Коэффициент усиления л ИНУН, который равен

(X=l-f/?7 ?6,

можно настроить, изменяя отношение Ri/Rb, установив подъем на частоте fm-Наконец, для получения значения Km изменяют сопротивление Rz- Эти этапы повторяются до тех пор, пока звено не настроится.

г. Эта схема обладает инвертирующим коэффициентом усиления -К {К>0).

Эллиптический фильтр на ИНУН был рассмотрен в § 3.3.

6.11. РАСЧЕТ ЭЛЛИПТИЧЕСКОГО ПОЛОСНО-ЗАГРАЖДАЮЩЕГО ФИЛЬТРА НА ТРЕХ КОНДЕНСАТОРАХ

Схему эллиптического полосно-заграждающего фильтра на трех конденсаторах ;. 6.9) можно использовать для реали-

Рис. 6.9. Схема эллиптического полосно-заграждающего фильтра на трех конденсаторах.

зации а) полосно-заграждающего фильтра второго порядка и звеньев фильтра высокого порядка, а именно б) полосно-заграждающего звена второго порядка, соответствующего звену нижних частот первого порядка фильтра Баттерворта, Чебышева, инверсного Чебышева или эллиптического, в) двух полосно-загружающих звеньев второго порядка, соответствующих звену нижних частот второго порядка фильтра Баттерворта или Чебышева или г) двух полосно-заграждающих звеньев второго порядка, соответствующих звену нижних частот второго порядка инверсного Чебышева или эллиптического фильтра. Для расчета этого фильтра или его звеньев, обладающих заданной центральной частотой fo (Гц), или coo=2nfo (рад/с), коэффициентом усиления К, добротностью Q, а для инверсных Чебышева и эллиптических фильтров и минимальным затуханием в полосе задерживания (MSL), для эллиптических фильтров еще и неравномерностью передачи в полосе пропускания (PRW), необходимо выполнить следующие шаги.

1. Для расчета п. б найти нормированное значение коэффициента С звена нижних частот первого порядка из соответствующей таблицы в приложении А, Б шх В; для п. в найти значения нормированных коэффициентов нижних частот из соответствующей таблицы в приложении А; для п. г найти значения нормированных коэффициентов нижних частот Л, В и С из соответствующей таблицы в приложении Б или В.

2. Выбрать номинальное значение емкости Ci (предпочтительно близкое к значению 10/fo мкФ) и вычислить значения элементов

C3==KCi; Ri--l/RiKcmoCiCz; R2=-KaRify; i?3=l/PcooCs, где Сг и Ri имеют произвольные значения. Для п. а

a=Y=l; P=l/Q;

для п. б

a=Y=l; P=1/CQ; для фильтров в п. в соответствуют два звена. Первое звено имеет

а=1; P=D,/B,; у=0й