Transistörlere dayalı yüksek kaliteli çentik filtresi. Şema, açıklama

Ücretsiz teknik kütüphane

RADYO ELEKTRONİK VE ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANSİKLOPEDİSİ
Ücretsiz kütüphane / Radyo-elektronik ve elektrikli cihazların şemaları

Transistörlerde yüksek kaliteli çentik filtresi. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

Ücretsiz teknik kütüphane

Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Bilgisayarlar

makale yorumları

Makale, 1 MHz'e kadar frekans bandında mükemmel ve 10 MHz'e kadar oldukça tatmin edici bir şekilde çalışan, transistörleri kullanan basit, yüksek kaliteli bir dar bant çentik filtresini tartışıyor. Filtre sentezi için basit hesaplama formülleri, başlangıç değerleri olarak çentik frekansı ve geçiş bandı kullanılarak türetilir. Hesaplamalar için MathSpice eklenti paketine sahip matematiksel CAD sistemi Maple [2] ve elektronik CAD sistemi OrCAD [3] kullanıldı.

Analitik görevlerin manuel olarak çözülmesi zordur. MSpice'in kullanımı burada iyi bir yardımcıdır ve çözülmekte olan sorunların karmaşıklığını önemli ölçüde değiştirir. Daha önce akademik olarak kabul edilen görevleri radyo amatörlerinin erişebilmesini sağlar. MathSpice (MSpice) [2] adı verilen Maple eklenti paketi, elektronik devrelerin ve fonksiyonel diyagramların analitik çözümü için tasarlanmıştır, ancak çeşitli simülatörler için sinyal ve elektronik cihazların Spice modellerini oluşturmak için bir araç olarak kullanılabilir. MSpice hakkında daha fazla bilgiyi "MathSpice - OrCAD ve MicroCAP için analitik motor", MODERN ELECTRONICS Dergisi, STA-PRESS, No. 5, No. 6, No. 7, No. 9, No. 10, No. 11'i okuyarak öğrenebilirsiniz. 12, Sayı 2009 XNUMX.

Op-amp görmeye alışık olduğumuz bazı cihazlarda transistörlerle idare etmek oldukça mümkün. DC sinyallerini yükseltmek için op amp kullanmanın faydaları yadsınamaz. Ancak alternatif akımda bir op-amp'in avantajları tek bir transistörünki kadar ciddi değildir. Birlik kazanç frekansı 10 MHz'den fazla olan bir op-amp pahalı iken, (100...1000) MHz'e kadar birlik kazanç frekansına sahip bir transistörün maliyeti bir kuruştur.

Transistör cihazları için analitik hesaplamalar, idealleştirilmiş bir transistörün idealleştirilmiş bir op-amp ile karşılaştırıldığında daha karmaşık eşdeğer devresinden dolayı biraz daha karmaşıktır. Ancak, bu sorun artık bilgisayar bilişiminin kullanılabilirliğiyle hafifletilmiştir [1], [2].

Açıkçası, transistörün çok daha az sayıda sıfırı ve kutbu vardır ve bant başına son derece büyük bir kazanca sahiptir. Modern transistörlerin yüksek DC kazancı h21= 300..1000'dir. Çoğu durumda bu yeterlidir.

Direnç-kapasitör çift T-köprü filtreleri dar bantlı çentik filtreleri olarak kullanılır (Şekil 1). Başlıca avantajları, bireysel frekans bileşenlerini derinlemesine bastırma yeteneğidir.

Birlik kazanç frekansının çok altındaki frekans alanında, transistörlerin parazitik parametrelerinin çoğu ihmal edilebilir. Bu nedenle hesaplamalar için Şekil 2'de gösterilen en basit eşdeğer transistör devresini kullandık. 1. Gerilim kontrollü bir akım kaynağı (IXNUMX) temel alınarak üretilmiştir. Düğüm potansiyeli yöntemini kullanarak devreleri hesaplarken kullanılması uygundur.

Transistörlerde yüksek Q çentik filtresi
Pirinç. 1. 6,5 MHz frekansında dar bantlı çentik filtresinin devresi

Filtre devresi için Kirchhoff denklemlerini oluşturup çözelim.

yeniden başlatma: ile(MSpice): Cihazlar:=[Özdeş,[BJT,DC1,2]]:

ESolve(Q,`BJT-PSpiceFiles/SCHEMATIC1/SCHEMATIC1.net`):

Transistörlerde yüksek Q çentik filtresi

'BJT transistörünün DC1 modeli'

'Kirchhoff-Laplace sistemi'

-V6/R7+(V4-V6)/`Rэб`-(V6-VOUT)/R6 = 0

(V4-V1)/R3+(V2-V1)*s*C2-(V1-`Vвх`)*s*C1 = 0

(`Vвх`-V3)/R1-(V3-V2)/R2-(V3-V4)*s*C3 = 0

(VOUT-V5)/`Rэб`-(V5-VB1)/R5-(V5-V2)*s*C4 = 0

(V5-V2)*s*C4+(V3-V2)/R2-(V2-V1)*s*C2 = 0

(V6-VOUT)/R6+(V5-VOUT)*beta/`Rэб`-(VOUT-V5)/`Rэб` = 0

-V4/R4+(V3-V4)*s*C3-(V4-V1)/R3+(V6-V4)*beta/`Rэб`-(V4-V6)/`Rэб` = 0

Çözümler

{V2, V5, V6, V1, V3, VOUT, V4}

>MSpice v8.43: pspicelib.narod.ru

>Belirtilen düğümler: {VINP, V12V} Kaynaklar: [Vin, VB1, Je]

>V_NET çözümleri: [V2, V5, V6, V1, V3, VOUT, V4]

>J_NET: [Je, JVin, JReb, JVB1, JR5, JC4, JR4, JR1, JC1, JR6, JR2, JR7, JR3, JC2, JC3, JFт, JJе, Jk, JT]

Filtrenin transfer fonksiyonunu bulalım. Formülleri basitleştirmek için Wien köprüsüne sahip bir filtre için aşağıdaki ilişkilerin karşılanması gerektiğini dikkate alıyoruz:

C1:=C: C2:=C: C3:=2*C: R1:=R: R2:=R: R3:=R/2:

VB1:=0: # doğrusal PP modelleri için

H:=basitleştir(VOUT/Vin);

(büyütmek için tıklayın)

Böyle bir formülle çalışmak zordur!!! O zaman şunu varsayalım = oo, C4=oo, R5=oo . Elbette, bir transistörün sonsuz kazanca sahip olduğunu varsaymak biraz kaba olur, ancak bir emitör takipçi devresi için bu oldukça uygundur. Bu, ön hesaplamalar için basit formüller elde etmenizi sağlar. Maple kullanarak kesin formüller elde etmek mümkündür, ancak bunlar filtre parametrelerini tahmin etmek için çok karmaşık olacaktır (formüller birkaç sayfa alacaktır). Kurulum sırasında devre parametreleri (kalite faktörü), R6 direnci seçilerek kolayca ayarlanabilir. Sınırı geçtikten sonra operatör iletim katsayısı (1) için analize daha uygun, daha basit bir ifade elde ederiz.

beta:=x: C4:=x: R5:=x:

H:=topla(limit(H,x=sonsuz),s): 'H'=%, `(1)`;

H = ((C^2*R^2*R6+C^2*R^2*R7)*s^2+R6+R7)/((C^2*R^2*R6+C^2*R^2*R7)*s^2+4*s*C*R*R6+R6+R7), ` (1)`

Şimdi s=I*2*Pi*f'yi değiştirerek frekans alanındaki iletim katsayısını K=K(f) bulalım.

Burada I hayali birim, f ise frekanstır [Hz].

K:=simplify(subs(s=I*2*Pi*f,H)): 'K(f)'=%, ` (2)`;

K(f) = (4*Pi^2*f^2*C^2*R^2*R6+4*Pi^2*f^2*C^2*R^2*R7-R6-R7)/(4*Pi^2*f^2*C^2*R^2*R6+4*Pi^2*f^2*C^2*R^2*R7-8*I*Pi*f*C*R*R6-R6-R7), ` (2)`

Çentik frekansını (3) bulalım.

Fp=I*çöz(fark(K,f)=0,f)[2]: print(%,` (3)`);

Fp = 1/(2*Pi*C*R), '(3)'

R=R1=R2=2*R3 direncini seçerek çentik frekansını ayarlamak uygundur.

R:=çöz(%,R): print('R'=R,` (4)`);

R = 1/(2*Fp*Pi*C), '(4)'

3 dB Çentik Bant Genişliği

F_3dB:=solve(evalc(abs(K))=subs(f=0,K)/sqrt(2),f):

P:=basitleştir(F_3dB[4]-F_3dB[2]):

print('P'=P,` (5)`);

'P' = -4*R6*Fp/(R6+R7), '(5)'

Kalite faktörü Q=Fp/P olarak tanımlanır, dolayısıyla

Q:=Fp/P: 'Q'=Q,` (6)`;

Q = -1/4/R6*(R6+R7), '(6)'

R7=4*Qp*R6-R6, C=1/(2*Pi*R*Fp) yer değiştirmelerini yaparak filtrenin karakteristik parametreleri üzerinden transfer fonksiyonunu ifade edelim.

Sonuç, filtre tasarımı hakkında hiçbir şey bilmeden gerekli Laplace çentik transfer fonksiyonunun elde edilmesini sağlayan çok uygun bir formüldür (7). Burada Hp(s) çentik operatörünün transfer fonksiyonu, Fp çentik frekansı, Qp çentiğin kalite faktörüdür.

Hp:=simplify(subs(R7=4*Qp*R6-R6,C=1/(2*Pi*R*Fp),H)): 'Hp(s)'=Hp;

Hp(s) = Qp*(s^2+4*Fp^2*Pi^2)/(Qp*s^2+2*s*Fp*Pi+4*Qp*Fp^2*Pi^2)

Şimdi çentik fonksiyonunun modülünü frekans alanında (8) bulalım.

abs(Kp(f)) = basitleştir(genişlet(AVM(Hp,f))),'sembolik'), ` (8)`:

abs(Kp(f)) = Qp*(f^2-Fp^2)/collect(Qp^2*f^4-2*Qp^2*f^2*Fp^2+Qp^2*Fp^4+Fp^2*f^2,f)^(1/2), ` (8)`:

abs(Kp(f)) = Qp*(f^2-Fp^2)/(Qp^2*f^4+collect(-2*Qp^2*Fp^2+Fp^2,Fp)*f^2+Qp^2*Fp^4)^(1/2), ` (8)`;

Kp:=Qp*(f^2-Fp^2)/collect(Qp^2*f^4-2*Qp^2*f^2*Fp^2+Qp^2*Fp^4+Fp^2*f^2,f)^(1/2):

abs(Kp(f)) = Qp*(f^2-Fp^2)/(Qp^2*f^4+(-2*Qp^2+1)*Fp^2*f^2+Qp^2*Fp^4)^(1/2), ` (8)`

Filtrenin karakteristik parametreleri aracılığıyla red transfer fonksiyonunu sentezlemek için çok uygun bir formül (8) elde ettik. Dijital prototipler için ve mikrodenetleyicilerdeki filtreleri programlarken kullanılabilir.

Hesaplama örneği

P=6,5MHz bandında merkez frekansı Fp=1 MHz olan bir televizyon yayını ses sinyalinin spektrum reddini sağlayan bir filtreye ihtiyacımız var. C=51 pF'yi seçelim ve sırasıyla (4) ve (6) formüllerini kullanarak geri kalan bileşenleri hesaplayalım.

Fp:=6.5e6: P:=1e6: C := 51e-12;

C:= .51e-10

Rakamlar:=5: Q:='Fp/P'=Fp/P; S:=Fp/P:

Q := Fp/`P` = 6.5000

R:='1/(2*Pi*Fp*C)'=evalf(1/(2*Pi*Fp*C)); R:=rhs(%):

R := 1/(2*Fp*Pi*C) = 480.14

Bir transistörün yükseltici özelliklerinin yayıcı akıma bağlı olduğu bilinmektedir.

Emitör takipçi devresinde, 1 kOhm'luk emitör direnç değeri, yüksek frekanslarda yüksek transistör kazancını korumak için yeterli olan 6V besleme voltajında 12 mA'lık bir geçici çalışma akımı sağlayacaktır.

R6+R7=1 kOhm, ardından R6=(R6+R7)/4/Q=1K/4/Q ve R7=1K-R6'yı seçelim.

R6:=1000.0/Q/4: print('R6'=R6); R7:=1000-R6: print('R7'=R7);

R6 = 38.462

R7 = 961.54

Çentik filtremizin frekans kazanç modülünün frekans tepkisini çizelim.

Bunu yapmak için, transfer fonksiyonunun modülü için ifadeyi (8) kullanırız ve bileşen derecelendirmelerinin hesaplanan değerlerini yerine koyarız. En yakın tam sayıya yuvarlanan aynı değerler filtre diyagramında da gösterilir (Şekil 1).

Değerler(AC,PRN,[]); Rakamlar:=5:

Qp:= '1/4/R6*(R6+R7)'=evalf(1/4/R6*(R6+R7)); Qp:=rhs(%):

П:='4*R6*Fp/(R7+R6)'=evalf(4*R6*Fp/(R7+R6))*Unit([Hz]); П:=evalf(4*R6*Fp/(R7+R6)):

Fp:= '1/(2*Pi*C*R)'=evalf(1/(2*Pi*C*R))*Unit([Hz]); Fp:=evalf(1/(2*Pi*C*R)):

K:=basitleştir(genişlet(AVM(H,f))): print('abs(Kp(f))'=Kp); Rakamlar:=10:

HSF([H],f=1e6..10e6,"3) semi[abs(Kp(f))]500$ çentik filtresi |Kp(f)| ");

Qp := 1/4/R6*(R6+R7) = 6.5789

'P' := 4*R6*Fp/(R6+R7) = .98800e6*Birim([Hz])

Fp := 1/(2*Pi*C*R) = .64996e7*Birim([Hz])

abs(Kp(f)) = 6.5789*(f^2-.42245e14)/(43.282*f^4-.36146e16*f^2+.77241e29)^(1/2)

(büyütmek için tıklayın)

İndir: BJT Filtresi 6.5MHz

Edebiyat

Petrakov O.M. Elektronikte analitik hesaplamalar. DEVRE MÜHENDİSLİĞİ dergisi No. 7, 2006.
Petrakov O. M. “MathSpice - OrCAD ve MicroCAP için analitik motor” makaleleri dizisi, Journal MODERN ELECTRONICS, STA-PRESS, No. 5, No. 6, No. 7, No. 9, No. 10 2009. .
Razevig V. D. Tasarım sistemi OrCAD 9.2. SOLON. Moskova 2001
Efimov I. P. Elektronik filtrelerin tasarımı: 5515 yönünde okuyan öğrenciler için ders tasarımına yönelik yönergeler.
Moshits G., Horn P. Aktif filtrelerin tasarımı: Transl. İngilizceden Mir, 1984.- 320 s., hasta.
Volovich G.I. Analog ve dijital cihazlar. 2005
pspicelib.narod.ru Elektronik CAD.
pspice.narod.ru Analitik hesaplamaların otomasyonu.

Yazar: Oleg Petrakov, pspicelib@narod.ru; Yayın: cxem.net

Diğer makalelere bakın bölüm Bilgisayarlar.

Oku ve yaz yararlı bu makaleye yapılan yorumlar.

<< Geri

En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:

Bahçelerdeki çiçekleri inceltmek için makine 02.05.2024

Modern tarımda, bitki bakım süreçlerinin verimliliğini artırmaya yönelik teknolojik ilerleme gelişmektedir. Hasat aşamasını optimize etmek için tasarlanan yenilikçi Florix çiçek seyreltme makinesi İtalya'da tanıtıldı. Bu alet, bahçenin ihtiyaçlarına göre kolayca uyarlanabilmesini sağlayan hareketli kollarla donatılmıştır. Operatör, ince tellerin hızını, traktör kabininden joystick yardımıyla kontrol ederek ayarlayabilmektedir. Bu yaklaşım, çiçek seyreltme işleminin verimliliğini önemli ölçüde artırarak, bahçenin özel koşullarına ve içinde yetişen meyvelerin çeşitliliğine ve türüne göre bireysel ayarlama olanağı sağlar. Florix makinesini çeşitli meyve türleri üzerinde iki yıl boyunca test ettikten sonra sonuçlar çok cesaret vericiydi. Birkaç yıldır Florix makinesini kullanan Filiberto Montanari gibi çiftçiler, çiçeklerin inceltilmesi için gereken zaman ve emekte önemli bir azalma olduğunu bildirdi. ... >>

Gelişmiş Kızılötesi Mikroskop 02.05.2024

Mikroskoplar bilimsel araştırmalarda önemli bir rol oynar ve bilim adamlarının gözle görülmeyen yapıları ve süreçleri derinlemesine incelemesine olanak tanır. Bununla birlikte, çeşitli mikroskopi yöntemlerinin kendi sınırlamaları vardır ve bunların arasında kızılötesi aralığı kullanırken çözünürlüğün sınırlandırılması da vardır. Ancak Tokyo Üniversitesi'ndeki Japon araştırmacıların son başarıları, mikro dünyayı incelemek için yeni ufuklar açıyor. Tokyo Üniversitesi'nden bilim adamları, kızılötesi mikroskopinin yeteneklerinde devrim yaratacak yeni bir mikroskobu tanıttı. Bu gelişmiş cihaz, canlı bakterilerin iç yapılarını nanometre ölçeğinde inanılmaz netlikte görmenizi sağlar. Tipik olarak orta kızılötesi mikroskoplar düşük çözünürlük nedeniyle sınırlıdır, ancak Japon araştırmacıların en son geliştirmeleri bu sınırlamaların üstesinden gelmektedir. Bilim insanlarına göre geliştirilen mikroskop, geleneksel mikroskopların çözünürlüğünden 120 kat daha yüksek olan 30 nanometreye kadar çözünürlükte görüntüler oluşturmaya olanak sağlıyor. ... >>

Böcekler için hava tuzağı 01.05.2024

Tarım ekonominin kilit sektörlerinden biridir ve haşere kontrolü bu sürecin ayrılmaz bir parçasıdır. Hindistan Tarımsal Araştırma Konseyi-Merkezi Patates Araştırma Enstitüsü'nden (ICAR-CPRI) Shimla'dan bir bilim insanı ekibi, bu soruna yenilikçi bir çözüm buldu: rüzgarla çalışan bir böcek hava tuzağı. Bu cihaz, gerçek zamanlı böcek popülasyonu verileri sağlayarak geleneksel haşere kontrol yöntemlerinin eksikliklerini giderir. Tuzak tamamen rüzgar enerjisiyle çalışıyor, bu da onu güç gerektirmeyen çevre dostu bir çözüm haline getiriyor. Eşsiz tasarımı, hem zararlı hem de faydalı böceklerin izlenmesine olanak tanıyarak herhangi bir tarım alanındaki popülasyona ilişkin eksiksiz bir genel bakış sağlar. Kapil, "Hedef zararlıları doğru zamanda değerlendirerek hem zararlıları hem de hastalıkları kontrol altına almak için gerekli önlemleri alabiliyoruz" diyor ... >>

Arşivden rastgele haberler

Komutta bellek yongalarının imhası 02.10.2014

Bu yıl, çok çeşitli elektronik ürünleri üreticileri, kullanıcıların verilerini güvende tutmasının çok daha önemli hale geldiğine karar verdi. "Hacker saldırılarına" karşı özel olarak korunan birkaç akıllı telefon ışığı gördü, donanım şifrelemeli daha fazla USB sürücüsü ortaya çıkıyor.

Güvenli Sürücüler daha da ileri gitti. Autothysis128 SSD'si, belleğini ve denetleyicisini fiziksel olarak yok edebilir. Dahası, sürücü bir GSM modemi ile donatılmıştır ve kullanıcı, normal bir mesaj (SMS) yoluyla verileri öldürebilir ve yok edebilir.

Başka seçenekler var. Özellikle, PC kasasından sökmeye çalışırsanız, dizüstü bilgisayar pili zayıfsa veya birkaç yanlış şifre girişi yapılırsa, sürücü imha modunu yapılandırabilirsiniz. Autothysis128t modifikasyonu ile birlikte gelen özel Token modülünü kullanarak da doğrudan bir komut verebilirsiniz (Autothysis128s modifikasyonunda yoktur).

Teknik açıdan bakıldığında, tahrikler özel bir şey değil. Kapasite 128 GB'dir. Okuma hızı 127MB/s, yazma hızı 120MB/s'dir. Performans 20 IOPS'ye ulaştı. Elbette, 000 bit anahtarlı AES şifrelemesi desteklenir. Bağlantı için SATA 256 Gb/s veya Micro USB arayüzleri kullanılmaktadır.

Sürücünün boyutları 100,5 x 70 x 9,5 mm ve 88 g ağırlığındadır.Çözümlerin maliyeti Autothysis1550s modeli için 128$ ve Autothysis1650t modeli için 128$'dır. Mobil hizmete abonelik ücreti yıllık 47$'dır (ilk yıl fiyata dahildir).

Diğer ilginç haberler:

▪ Endüstriyel atıklardan kendi kendine bozunan plastik

▪ Dahili kendi kendine kalibrasyonlu 60 GHz alıcı-verici

▪ Gençler ebeveynlerini dinlemiyor

▪ Gerektiğinde arabada gölge

▪ Texas Instruments LMX2594 Frekans Sentezleyici

Bilim ve teknolojinin haber akışı, yeni elektronik

Ücretsiz Teknik Kitaplığın ilginç malzemeleri:

▪ Amatör Radyo Teknolojileri sitesinin bölümü. Makale seçimi

▪ makale Tütün dumanı, bileşenleri ve insan vücudu üzerindeki etkileri. Güvenli yaşamın temelleri

▪ makale Lezzet nedir? ayrıntılı cevap

▪ makale ROTOFLEX tipi bir rulo kesme ve geri sarma makinesinde çalışmak. İş güvenliğine ilişkin standart talimat