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 R1, R2 подається напруга зміщення на емітерний перехід транзистора та задається режим роботи каскаду. Розділяючий конденсатор C1 виключає потрапляння постійної напруги на джерело вхідного сигналу. Резистор R3 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 R1 його першого каскаду.

1. Обираємо напругу живлення каскаду .

2. Визначаємо опір резистора R3

.

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 С1

.

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