logo
Конспект лекций Комп схем и АК 2011

9.4 Активные электрические фильтры на оу

В разнообразных приложениях часто решается задача выделения из смеси сигналов и шумов, занимающей широкую полосу частот, составляющих, занимающих более узкую полосу. Устройства, выполняющие эту задачу называются фильтрами. Свойства фильтров принято описывать передаточными функциями, которые равны отношению изображений по Лапласу выходного и входного сигналов фильтра. Например, передаточная функция фильтра нижних частот ( ФНЧ, пропускает нижние частоты и подавляет верхние) в общем виде может быть записана как

где с1,с2,…,сn – положительные действительные коэффициенты, К0 – коэффициент усиления фильтра на нулевой частоте. Порядок фильтра определяется максимальной степенью переменной S.

Фильтр с заданной передаточной функцией может быть реализован на разных компонентах, в частности, с помощью цепей с кондесаторами и индуктивностями. Однако в ряде случаев, неудобно иметь дело с индуктивностями из-за их больших габаритов и сложности их изготовления. Схемы с операционными усилителями позволяют реализовывать передаточные функции без использования катушек индуктивности. Схемы фильтров, построенные на ОУ называют активными фильтрами. Теория расчетов активных фильтров достаточно хорошо развита, есть соответствующие руководства и программы для расчета. В этом разделе мы рассмотрим для примера простейший ФНЧ второго порядка (рис.9.12).

Рис.9.12 Активный ФНЧ второго порядка

Отрицательная обратная связь, сформированная с помощью делителя напряжения R3, (α – 1)R3 , обеспечивает коэффициент усиления, равный α. Положительная обратная связь обусловлена наличием конденсатора С2. Передаточная функция фильтра имеет вид:

Расчёт фильтра состоит в определении номиналов резисторов и конденсаторов, входящих в схему.

Активные фильтры выпускаются в виде интегральных микросхем многими фирмами, например, AF100/150 (National Semiconductor), LTC1562 (Linear Technology), MAX270/271 илиMAX274/275 (Maxim). Они имеют перестраиваемую частоту среза до нескольких сотен килогерц, порядок вплоть до восьмого и зачастую программируемый тип фильтра.