Навигация
Синтез структур R-звеньев с дополнительными частотнозависимыми цепями
32891
знак
5
таблиц
15
изображений
4. Синтез структур R-звеньев с дополнительными частотнозависимыми цепями
Как отмечалось выше, увеличение в R-фильтрах максимального уровня выходного напряжения связано с уменьшением коэффициента сдвига частоты полюса bz, что приведет к увеличению собственного шума схемы. Кроме этого, особенность схемотехнических решений ОУ в СВЧ диапазоне не позволяет использовать высокоомные резисторы в цепях местных и общей обратных связей, что существенно увеличивает потребляемый ток. Следует также отметить, что в этом же диапазоне частот подложка, занимаемая RC-цепью первого порядка, не превышает геометрическую площадь ОУ. Таким образом, и это можно показать достаточно строго, повышение многих показателей качества возможно путем использования в качестве частотозадающих цепей не только частотных свойств скорректированных ОУ, но и традиционных RC-цепей.
Предварительно отметим, что базовый вывод о невозможности построения ФВЧ и заграждающих фильтров в этом случае также сохраняется. Таким образом, для построения звеньев как полосового фильтра, так и фильтра нижних частот необходимо использовать один ОУ и RC-цепь первого порядка. Тогда для звена полосового типа:
(37)
а для ФНЧ
(38)
Принципиальные схемы таких звеньев приведены на рис. 4.
а) б)
Рис. 4. Принципиальные схемы звеньев второго порядка
с дополнительными частотозадающими цепями:
а) ФНЧ; б) ПФ
Анализ схем приводит к следующим результатам:
– для ФНЧ
, (39)
; (40)
– для звена ПФ
, (41)
.
(42)
Таким образом, уровни динамических диапазонов звеньев определяются следующими соотношениями:
, (43)
.
(44)
Поэтому
(45)
звеньев с дополнительными цепями в 
раз больше, чем в R-фильтрах.
В качестве примера реализации звена второго порядка с единственным конденсатором (RC/2-звенья) рассмотрим полосовой фильтр на базе ОУ с указанными в табл. 2 параметрами. На рис. 5 приведены результаты моделирования схемы для различной добротности. Как видно из соотношений (41), это достигается изменением постоянной времени RC-цепи (рис. 4б) в относительно широких пределах.
Для указанного набора параметров полоса звена – 
и Q выполнено моделирование схем во временной области (рис. 6, 7, 8) при подаче различных уровней гармонического сигнала в полосе пропускания. Анализ длительности переходных процессов показывает, что схема остается линейной при условии, что выходное ее напряжение не превышает граничное напряжение ОУ (табл. 2). Однако различия скорости нарастания выходного напряжения (
) ограничивают максимально достижимое выходное напряжение схем. Основные характеристики звена приведены в табл. 4.
электронный усилитель частотный операционный
Таблица 4
Основные характеристики RC/2-звена полосового типа
|
|
(%) |
(МГц) |
(%) | Q |
(%) |
(мВ) |
(дБ) |
| 30,55 | 1 | 364 | 10 | 10,8 | 49 | 82 | 45 |
| 12,74 | 45 | 484 | 6,2 | 6,66 | 37 | 82 | 40 |
| 4,73 | 56 | 657 | 13,3 | 3,55 | 14 | 100 | 36 |
| Примечание. | |||||||
,
,Приведенные в табл. 4 погрешности реализации основных параметров связаны, как показывают дополнительные исследования, с влиянием паразитной входной емкости и вторым полюсом промежуточного каскада ОУ. Это, в частности, подтверждается результатами моделирования схемы звена ФНЧ (рис. 4а), где в силу параллельности основного каскада обратной связи аналогичные отклонения достигают 100 %, а влияние выходного сопротивления существенно уменьшает гарантированное затухание схемы в полосе заграждения.
Рис. 5. Частотные характеристики RC/2-звена полосового типа
Рис. 6. Реакция схемы при Q=3,55 на различные уровни
входного гармонического воздействия
Рис. 7. Реакция схемы при Q = 6,66 на различные уровни
входного гармонического воздействия
Рис. Реакция схемы при Q = 10,8 на различные уровни
входного гармонического воздействия
Похожие работы
... минимизация (53) становится доминирующей, а условие (55) – желаемым. 6. Базовый алгоритм структурного синтеза схем с собственной компенсацией Выполненные исследования указывают на существование двух принципов собственной компенсации влияния параметров активных элементов на характеристики электронных устройств различного функционального назначения. Создание компенсирующих контуров предполагает ...
... коэффициенты линейного расширения материалов подложек, корпусов и вспомогательных материалов должны быть согласованы для обеспечения работы микросхем при повышенных уровнях мощности. Конструирование СВЧ микросхем включает расчет и проектирование изделия по заданным электрическим параметрам с учетом процессов сборки и регулировки. При этом определяют вариант схемы узла, материал и геометрические ...
... постоянной времени усилителя и, следовательно, его граничной частоты определяется соотношениями (42)–(44). Завершая обсуждение найденных принципов собственной и взаимной компенсации влияния паразитных емкостей полупроводниковых компонентов, целесообразно отметить два обстоятельства, имеющих, возможно, самостоятельное значение в аналоговой микросхемотехнике. Во-первых, относительно хорошая ...
... каскадов. 3. Собственная компенсация частотных свойств активных элементов Влияние частотных свойств активных элементов на характеристики устройств различного назначения значительно определяет область их практического применения. Создание идентичных операционных усилителей (например, несколько ОУ в одном кристалле) позволило внедрить в инженерную практику принцип взаимной компенсации, когда ...
0 комментариев