Розрахунок фільтра на базі джерела напруги, що керується напругою

1. Обираємо тип операційних підсилювачів для побудови фільтра. Необхідно, щоб виконувалась умова

,

где – частота одиничного підсилення ОП. Бажано обирати ОП, який має якомога більший коефіцієнт підсилення за напругою та якомога більший вхідний опір.

2. Визначаємо параметри передатної функції першого каскаду

,

,

,

де – коефіцієнт підсилення першого каскаду фільтра, – добротність кожного каскаду. Рекомендується обрати , . Параметри і розраховуються наступним чином

,

,

де і – коефіцієнти, які обираються із табл. 3 у відповідності до заданого типу фільтра.

3. Визначаємо центральну частоту смуги пропускання фільтру

.

4. Обираємо ємність конденсаторів , першого каскаду(у мкФ)

. [мкФ].

5. Визначаємо опір резисторів першого каскаду

,

,

,

.

6. Визначаємо параметри передатної функції другого каскаду

,

,

,

де – коефіцієнт підсилення першого каскаду фільтра. Рекомендується обрати .

7. Обираємо ємність конденсаторів , другого каскаду(у мкФ)

. [мкФ].

8. Визначаємо опір резисторів другого каскаду

,

,

,

.

Приймаємо, що номінальна потужність розсіювання для всіх резисторів фільтру дорівнює 0,125 Вт.

Каскад узгодження

В якості каскаду узгодження використовується емітерний повторювач (рис. 6), який забезпечує необхідний вихідний струм для роботи смугового фільтра. За допомогою дільника напруги R 1, R 2 подається напруга зміщення на емітерний перехід транзистора та задається режим роботи каскаду. Розділяючий конденсатор C 1 виключає потрапляння постійної напруги на джерело вхідного сигналу. Резистор R 3 виконує роль навантаження емітерного повторювача, а також забезпечує температурну стабілізацію режиму спокою.

Рис. 6. Каскад узгодження

Розглянемо методику розрахунку каскаду узгодження. Вихідні дані для розрахунку: – вхідний опір фільтра, – несуча частота АМн сигналу, – частота маніпуляції. Можна вважати, що вхідний опір фільтра приблизно дорівнює опору резистора R 1 його першого каскаду.

1. Обираємо напругу живлення каскаду .

2. Визначаємо опір резистора R 3

.

Згідно з отриманим значенням необхідно обрати найближчий в сторону зменшення стандартний номінал опору (див. табл. 2).

3. Обираємо тип транзистора. Необхідно, щоб параметри транзистора задовольняли наступним вимогам

,

,

,

де – допустима напруга між колектором та емітером транзистора, – допустимий колекторний струм, – гранична частота транзистора.

4. Визначаємо струм та напругу на виводах транзистора в режимі спокою

,

,

,

де – коефіцієнт підсилення транзистора за струмом.

Приймемо, що напруга зміщення на емітерному переході транзистора дорівнює .

5. Визначаємо опір резисторів базового дільника

,

,

де – струм у колі базового дільника.

Приймаємо, що номінальна потужність розсіювання для всіх резисторів каскаду узгодження дорівнює 0,125 Вт.

6. Розрахуємо вхідний опір каскаду

,

где , – вхідний опір транзистора.

7. Визначаємо ємність конденсатора С 1

.

Згідно з отриманим значенням необхідно обрати найближчий в сторону збільшення стандартний номінал ємності (див. табл. 2).

Маніпулятор

Маніпулятор представляє собою електронний ключ, який під дією керуючих імпульсів періодично відмикається і пропускає на вихід послідовність імпульсів несучої частоти. Таким чином формується амплітудно-маніпульований сигнал (див. рис. 1, в). В якості такого ключа можна використовувати один із інтегральних комутаторів серії К590, умовне графічне зображення яких наведено на рис. 7 [10].

Інтегральний комутатор К590КН1 представляє собою аналоговий мультиплексор, який в залежності від адресної комбінації з’єднує один з восьми вхідних виводів із загальним виходом. Дана мікросхема має наступні виводи: I0 - I7 – аналогові входи; Out – аналоговий вихід; A0 - A2 – адресні входи (вибір з’єднання); En – вхід дозволу (якщо на вхід En подається сигнал логічного нуля, то аналоговий вихід ізолюється від усіх входів; якщо на En подається сигнал логічної одиниці, то вихід з’єднується зі входом, що адресується); + E1 – позитивна напруга живлення (+ 5 В); - E2 – негативна напруга живлення (- 15 В). В мікросхемі К590КН1 вивід 11 не використовується.

Мікросхема К590КН2 містить чотири незалежних аналогових ключа. Кожен ключ має аналоговий вхід (виводи I0 - І3), аналоговий вихід (виводи Q0 - Q3) та вхід керування (виводи V0 - V3). Якщо на вхід керування поступає сигнал логічного нуля, то відповідний електронний ключ замикається. У разі подання керуючого сигналу логічної одиниці – ключ розмикається. Для підключення джерела живлення використовуються виводи: + E1 – позитивна напруга живлення (+ 12 В); - E2 – негативна напруга живлення (- 12 В); Gnd – загальний вивід (цифрова земля). Вивід 9 не використовується.

Інтегральний комутатор К590КН3 представляє собою здвоєний чотирьохвходовий аналоговий мультиплексор. Мікросхема має наступні виводи: I00 - I03 – аналогові входи, які комутуються на вихід Q0; I10 - I13 - аналогові входи, які комутуються на вихід Q1; Q0, Q1 – аналогові виходи; A0, A1 – адресні входи (вибір з’єднання); En – вхід дозволу (якщо на вхід En подається сигнал логічного нуля, то аналоговий вихід ізолюється від усіх входів; якщо на En подається сигнал логічної одиниці, то вихід з’єднується зі входом, що адресується); + E1 – позитивна напруга живлення (+ 15 В); - E2 – негативна напруга живлення (- 15 В); Gnd – загальний вивід (цифрова земля).

Рис. 7. Інтегральні комутатори серії К590