> [кОм]
[кОм]
[кОм] [мкФ]
[кОм]
[кОм]
[кОм]
[мкФ]
[Ом]
[кОм]
Запишемо передатну функцію, виходячи з діаграм нулів і полюсів.
А тепер знайдемо принципову схему для реалізації -фільтра.
Схема 7. Схема ARC-реалізації.
Порівняльна характеристика різних реалізацій синтезованого фільтра
У межах від звукових частот до сотень мегагерц -фільтри дозволяють реалізувати практично будь частотні характеристики. При цьому досягається їх висока стабільність завдяки малої чутливості параметрів фільтра до розкиду величин та елементів.
Разом з тим -Фільтри мають недоліки. Так, в області низьких частот значно зростають їх маса і габарити, а для забезпечення завадостійкості в умовах впливу електромагнітних полів доводиться застосовувати застарілі конструкції - екрановані котушки, які й визначають основні розміри і масу електричної частини вироби. Зменшення габаритів котушок не приводить до позитивних результатів, так як добротність котушки індуктивності знижується пропорційно квадрату її лінійних розмірів.
Досягнення напівпровідникової технології, особливо мікроелектроніки, зумовили інтенсивну розробку і широке використання -фільтрів, які в значній мірі позбавлені недоліків -фільтрів.
Важливими достоїнствами -фільтрів є хороше поєднання технології їх виготовлення з технологією виготовлення мікросхем, можливість суміщення функцій фільтрації та посилення, а також малі масогабаритні характеристики, особливо в порівнянні з -Фільтр, працюючими на низьких частотах.
Недоліки -фільтрів проявляються з збільшення частоти робочого діапазону. Це пов'язано з тим, що реальні активні елементи володіють власними частотними залежностями, які призводять до зміщення полюсів передавальної функції фільтра щодо необхідних координат. Чим вище добротність реалізованих полюсів, тим сильніше вплив активного елемента і тим імовірніше втрата стійкості фільтра (виникнення самозбудження).
-Фільтри, виконані на операційних підсилювачах (ОУ) загального призначення, мають кордон частотного діапазону 10 ... 20 кГц. Застосовуючи спеціальну схемотехнику і використовуючи високоякісні ЗУ, можна підняти верхню межу частотного діапазону на два порядки. Однак при цьому виникає питання про доцільність такого побудови фільтра. Справа в тому, що на частотах понад 100 кГц котушка індуктивності стає досить зручним елементом схеми, і -Фільтри починають конкурувати -Фільтр. Тому основним доказом на користь тієї чи іншої реалізації фільтра є сумісність з погляду технології виготовлення схем і інтегральних мікросхем.
За оцінками фахівців, виготовлення мікроелектронних -фільтрів для частот нижче 40 ... 50 МГц при сучасному (20 століття) технологічному рівні навряд чи можливо. Тому і в діапазоні сотень кілогерц застосування -фільтрів слід вважати виправданим і доцільним.
В даний час сформувалися такі підходи до побудови безіндуктівних фільтрів:
Імітація індуктивностей за допомогою активних спеціальних ланцюгів - конверторів опору, наприклад гираторов. Такі ланцюги являють собою чотириполюсник, який перетворює ємнісний опір на вихідних затискачах в індуктивний опір на вхідних. За допомогою гираторов можна замінити у схемі -прототипу все індуктивності на активні елементи і пасивні й елементи.
Використання ОУ, охоплених частотно-залежними зворотними зв'язками. Існує велике різноманіття структурних схем таких активних фільтрів. Однак провести чітку межу між окремими їх видами важко. Спільним для них є те, що необхідна передатна функція фільтра реалізується з використанням властивостей ОУ без звернення до -прототипу.
Безпосереднє аналогове моделювання диференціального рівня, що описує фільтра, за допомогою інтеграторів і суматорів, виконаних на ОУ.
Література
В.В. Голованов, А.О. Яковлєв, Проектування аналогових і цифрових фільтрів raquo ;, видавництво МАІ, 1993.
Тронин Ю.В., Гурський О.В., Синтез фільтрів raquo ;, видавництво МАІ, 1990.
Конспект лекцій.
