Фильтры с переменными параметрами

Такие схемы (рис. 6.34) имеют несколько выходов, причем их передаточные функции соответствуют различным типам фильтров — ФНЧ, ФВЧ и ПФ. Название этих устройств связано с методом решения дифференциальных уравнений, использовавшимся в аналоговых вычислительным машинах. Строятся они на основе интеграторов и сумматоров.

Передаточные функции по выходам:

Рис. 6.34. Базовая схема фильтра с переменными параметрами.

где

Схема состоит из сумматора на элементах и двух интеграторов — и с постоянными времени соответственно. Как видно из приведенных выражений, номиналы элементов вычисляются достаточно просто. Настройка схемы сводится к следующим операциям:

— установить с помощью

— установить с помощью или

Процедура настройки несколько усложняется, если необходимо также установить точное значение К.

В схемах с большими значениями добротности необходимо следить за тем, чтобы ОУ не входили в насыщение. Конечная ширина полосы пропускания

операционных усилителей может стать причиной ухудшения характеристик фильтра на высоких частотах. При использовании ОУ с одинаковыми произведениями коэффициента усиления на ширину полосы пропускания рад/с ( прим. ред.)

где — фактически получающиеся значения частоты полюса и добротности. Конечная ширина полосы пропускания ОУ снижает значение . При больших добротностях схема может стать неустойчивой. Чтобы избежать этого, можно ввести в схему корректирующую цепь, разделив входной резистор одного из интеграторов или на две части, одна из которых включается последовательно с конденсатором обратной связи (рис. 6.35). При этом Если в схеме используются только выходы ФНЧ и ПФ, из нее можно исключить сумматор, оставив только два интегратора (рис. 6.36). Такая схема описывается следующими выражениями:

Рис. 6.35. Частотная коррекция схем с высокой добротностью.

Рис. 6.36. Схема с двумя выходами (ФНЧ и ПФ).

Дополнив исходную схему еще одним ОУ, можно получить полосно-подавляющий фильтр. Дополнительный ОУ выполняет функцию сумматора сигналов с выходов ФНЧ и ФВЧ (рис. 6.37). В качестве активных элементов можно использовать микросхему счетверенного ОУ. Приведем выражения для параметров этой схемы, учитывая, что

где

Таблица 6.1. Сводка характеристик фильтров

Рис. 6.37. ППФ на основе фильтра с переменными параметрами.

Продолжение таблицы 6.1

Заключение

Рассмотренные схемы фильтров сгруппированы по передаточным функциям (ФНЧ, ФВЧ, ПФ и др.), но их можно также сгруппировать по структуре схем, используемых для каждого фильтра. В табл. 6.1 приведены общие свойства фильтров второго порядка с различными структурами.