|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы шинства фильтров. Во многих случаях приемлемым будет и отношение 10 : 1. Указанное отношение легко выполняется для схем фильтров на основе единичных усилителей и источников напряжения, управляемых напряжением (ИНУН). Для полоснопропускаю-щих фильтров с многопетлевой обратной связью коэффициент усиления с разомкнутой петлей обратной связи должен быть больше значения lOQ. Реализация прецизионных полоснопропу-скающих фильтров по схемам на сдвоенных усилителях и на 10 /О Усиление 5ез обратной сВязи А /О" Рис. 150. Влияние коэффициента усиления при разомкнутой петле обратной связи на погрешность усиления. основе переменных состояния возможна при значениях усиления без обратной связи порядка 100Q. Существенно меньшие значения можно допустить там, где обеспечивается подстройка фильтра. 1.66. Фазовый сдвиг усилителя С увеличением частоты коэффициент усиления при- разомкнутой петле обратной связи падает, фазовый сдвиг в усилителе возрастает. Для фильтров на основе переменных состояния это приводит к увеличению добротности Q, когда запаздывание фазы сигнала повышает добротность схемы. Увеличенную добротность можно оценить по выражению Q = Q/I1 -f 2д(/здБ - г/ИЛздб)], (1.50) где Q - расчетная добротность, /здб - частота среза по уровню 3 дБ характеристики ОУ без обратной связи, f - наивысшая частота полосы пропускания фильтра и Q - результирующая добротность, Если расчет по этому выражению дает более Ъ% воз-: растания добротности, то это указывает на то, что, возможно, потребуется подстройка фильтра по добротности. Фазовый сдвиг в усилителе с обратной связью можно оценить по формуле фс = arctg {М/з дБ (1 + AMI (1.51) В случае фильтров нижних и верхних частот на основе источников напряжения, управляемых напряжением, фазовый сдвиг должен быть меньше 4° для звеньев второго порядка и меньше .6° для звеньев третьего порядка (здесь f - частота среза фильтра по уровню 3 дБ). Для фильтров с эллиптическими функциями передачи фазовый сдвиг на частоте среза должен быть не более 4°. 1.6в. Входное и выходное сопротивления При реализации активных фильтров входное и выходное сопротивления операционных усилителей обычно не имеют существенного значения. Основное соображение состоит в том, чтобы входное гппротивление было много больше наивысшего значения сопротивления резистора, подключаемого к входному зажиму, и чтобы выходное сопротивление было много меньше наименьшего значения сопротивления резистора, подключаемого к выходному зажиму. Если активный фильтр для минимизации величины конденсатора рассчитан на очень высокий уровень сопротивлений, то входное сопротивление операционного усилителя должно быть достаточно высоким, чтобы не вносить погрешности нагрузки. Для схем фильтров на основе инвертирующего источника напряжения, управляемого напряжением, отрицательная обратная связь значительно увеличивав входное сопротивление, поскольку Rsx = {l + Ao§)Ri, (1.52) где Ао - коэффициент усиления при разомкнутой петле обратной связи, р - коэффициент обратной связи и Ri - входное сопротивление усилителя без обратной связи. Для максимизации входного сопротивления следует применять операционные усилители с полевыми транзисторами на входе. Для таких усилителей легко реализуются входные сопротивления в диапазоне 10 Ом, что можно считать идеальным параметром для всех практических реализаций фильтров. Выходное сопротивление усилителя рассчитывается по формуле вых = /?с/(1+ЛР). (1.53) ЛИТЕРАТУРА 1. Graeme J. С, Application of Operational Amplifiers, McGraw-Hill, New York, 1973. 2. Hnatek E. R., Applications of Linear Integrated Circuits, Wiley, New York, 1975. 3. Stout D., in Milton Kaufman (Ed.), Handbook of Operational Amplifier Circuit Design, McGraw-Hill, New York, 1976. Поскольку выходное сопротивление без обратной связи Ro в типовом усилителе составляет 150 Ом, в большинстве применений замыкание обратной связи переводит значение выходного сопротивления без обратной связи в диапазон нескольких миллиом, что, разумеется, можно не учитывать. 1.6г. Динамический диапазон Размах выходного напряжения активного фильтра ограничивается небольшой долей напряжения источника питания. Коэффициент передачи звена или входной сигнал необходимо также лимитировать, чтобы избежать искажений сигнала. Другое соображение, касающееся в первую очередь узкополосных фильтров, состоит в расстройке на резонансную частоту при больших размахах выходного сигнала. Этот эффект обусловлен «ограничением скорости нарастания» и заключается в неспособности выходного каскада операционного усилителя довольно быстро отслеживать на выходе большой сигнал на повышенных частотах. С другой стороны, динамический диапазон ограничивается собственными шумами усилителя. Для получения на выходе наибольшего отношения сигнал/шум не следует рассчитывать по-лоснопропускающий фильтр на большой коэффициент усиления. Это особенно важно для входного звена фильтра. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 [ 19 ] 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 |