ЗО МИН АУНГ, В. В. МАСЛЕННИКОВ, Е. И. МАЛЬЦЕВА
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ЛЕСТНИЧНЫЕ ПОЛОСОВЫЕ АКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ
НА СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ
В докладе рассматриваются возможности использования специализированных усилителей, выполненных на основе аналогового базового матричного кристалла (АБМК), при проектировании лестничных полосовых активных фильтров с поэлементной имитацией и расширенным динамическим диапазоном [1-3].
Проектирование лестничных полосовых активных фильтров с поэлементной имитацией и расширенным динамическим диапазоном приводит к необходимости использования большого числа микросхем операционных усилителей (ОУ), которые потребляют большую мощность. Если вместо микросхем ОУ для реализации данных фильтров использовать более простые специализированные усилители, выполненные на основе аналогового базового матричного кристалла, то потребляемая мощность и их стоимость могут быть уменьшены. Кроме того, если несколько усилителей реализовать на одном АБМК, то при реализации фильтров высокого порядка необходимое количество используемых корпусов микросхем также можно уменьшить.
Специализированные усилители, представляющие собой упрощенные схемы ОУ, имеют параметры заведомо хуже, чем параметры современных микросхем ОУ. Поэтому с использованием пакета программ Orcad были проведены исследования влияния следующих параметров ОУ: входного сопротивления (Rвх), выходного сопротивления (Rвых) и коэффициента усиления (K); на амплитудно-частотные характеристики фильтра. В качестве объекта исследования был выбран полосовой фильтр 6-го порядка [1], имеющий три максимума АЧХ в полосе пропускания. При этом полагалось, что при ухудшении параметров усилителей, на которых он построен, отношение наибольшего отклонения боковых пиков от коэффициента передачи на центральной частоте не должно превышать 0,3%.
В процессе моделирования параметры Rвх, Rвых и K ОУ типа LT1359, на которых был реализован полосовой фильтр, схемотехнически ухудшались до изменения АЧХ на указанную выше величину. Было показано, что Rвх и Rвых могут быть ухудшены на 3-4 порядка при некотором уменьшении коэффициента усиления.
В соответствии с полученными результатами моделирования на биполярных транзисторах были разработаны четыре различные схемы специализированных усилителей СУ1, СУ2, СУ3, СУ4 и определены их параметры при реализации на АБМК «Феникс».
Итогом данной работы является моделирование лестничных полосовых активных фильтров на специализированных усилителях и сравнение полученных характеристик фильтров с характеристиками аналогичных фильтров, реализованных на микросхемах ОУ типа LT1359. Результаты моделирования приведены в таблице:
Параметры фильтра на основе | fмакс (кГц) | DR (дБ) | Pпотр (мВТ) | M = fмакс*DR/Pпотр (1/Дж) |
СУ1 | 600 | 109 | 168 | 9.9*1011 |
СУ2 | 150 | 98.3 | 39.6 | 3.1*1011 |
СУ3 | 1000 | 97.5 | 120 | 6.2*1011 |
СУ4 | 10 | 103.4 | 6.2 | 2.4*1011 |
LT1359 | 70 | 86.3 | 353 | 4.1*109 |
В таблице приведены следующие параметры: fмакс – максимальная центральная частота фильтра, DR – динамический диапазон, Pпотр – потребляемая мощность, M – обобщенный параметр, учитывающий все названные выше параметры.
Таким образом, доказана возможность создания лестничных полосовых активных фильтров на специализированных усилителях, реализованных на АБМК, с существенно улучшенными параметрами по сравнению с фильтрами на ОУ.
Список литературы:
1. , , Зо Мин Аунг «Лестничные полосовые активные фильтры с расширенным динамическим диапазоном», Труды международной конференции «Континуальные алгебраические логики, исчисление и нейроинформатика в науке и технике», Ульяновск, 2004г., Том 4, с. 68-71.
2. V. V. Maslennikov, V. V. Meshtcheryakov, Zaw Min Aung «Active Ladder Bandpass Filter with Expanded Dynamic Range», Proceeding of The Third International Conference on Computer Applications (ICCA2005), pp 239-244, Yangon, Myanmar.
3. , , Зо Мин Аунг «Метод расширения динамического диапазона лестничных полосовых активных фильтров», Труды научной конференции, посвященной Дню радио, Москва, 2004г, выпуск: LIX-2, с. 93-94.
