Радиолоцман Электроника en
расширенный поиск +
  

02-08-2018

Полосовой фильтр на коммутируемых конденсаторах с почти прямоугольной характеристикой

Linear Technology » LTC1068

Журнал РАДИОЛОЦМАН, апрель 2018

Samuel Kerem

Electronic Design

Описанный ниже фильтр может быть полезен для выделения сигналов даже тогда, когда задача усложняется тем, что частота полезного сигнала отличается от частоты помехи всего на несколько процентов. Предположим, что частота интересующего нас сигнала равна 10 кГц. Ожидаемое отклонение частоты, обусловленное разбросом характеристик генераторов, изменением температуры и старением составляет ±200 Гц.

Усложним ситуацию, добавив помеху на частоте 11 кГц. Для того чтобы удалить из спектра пик на частоте 11 кГц, не затронув полезный сигнал 10 кГц, необходим фильтр с очень крутыми срезами и плоской характеристикой в полосе пропускания от 9.8 кГц до 10.2 кГц. На первый взгляд может показаться, что здесь не обойтись без цифрового фильтра на основе сигнального процессора. Но он нам не потребуется.

Очень крутые спады АЧХ в полосе от 9 кГц до 11 кГц можно получить с помощью микросхемы полосового фильтра на коммутируемых конденсаторах, такой, например, как LTC1068 компании Linear Technology (Рисунок 1). Два маркера показывают, что на частоте 10.1 кГц затухание равно 2.9 дБ, а на частоте 10.6 кГц – 46.7 дБ. Однако полоса пропускания этого фильтра очень узка и составляет примерно ±100 Гц по уровню 3 дБ.

Полосовой фильтр на коммутируемых конденсаторах с почти прямоугольной характеристикой
Рисунок 1. Полоса пропускания фильтра Бесселя восьмого
порядка формируется за счет схемы на коммутируемых
конденсаторах, обеспечивающей требуемую крутизну спада.
Однако полоса пропускания оказывается слишком узкой для
типичных приложений.

Центральная частота фильтра в 50 раз ниже тактовой частоты, и, согласно справочным данным, может отличаться от расчетного значения на ±0.9%. Если мы сможем обеспечить управление смещением полосы прозрачности фильтра для сканирования области от 9.7 кГц до 10.3 кГц, то будут покрыты наихудшие условия (неопределенность центральной частоты фильтра 90 Гц и отклонения частоты сигнала на 200 Гц). При этом подавление пика на частоте 11 кГц останется на уровне лучше 50 дБ. Одно предупреждение: появится задержка реакции длительностью в несколько миллисекунд (Рисунок 1).

Полосовой фильтр на коммутируемых конденсаторах с почти прямоугольной характеристикой
Рисунок 2. Полоса прозрачности фильтра может быть сделана плоской путем
добавления генератора треугольных импульсов, управляющего входом ПНЧ,
который смещает центральную частоту фильтра вперед и назад.

Усовершенствованная конструкция фильтра содержит генератор треугольных импульсов (Рисунок 2). Его выходное напряжение, приложенное к входу преобразователя напряжение-частота (ПНЧ) микросхемы LTC1068, смещает центральную частоту очень узкополосного фильтра вперед и назад на ±5%. Резкие спады АЧХ фильтра создают почти вертикальную характеристику ослабления.

Полосовой фильтр на коммутируемых конденсаторах с почти прямоугольной характеристикой
Рисунок 3. Практическая схема генератора треугольных импульсов с
выходным напряжением 2.500 В ±0.125 В.

Один из возможных вариантов схемы генератора треугольных импульсов показан на Рисунке 3. Выходной сигнал генератора равен 2.500 В ±0.125 В. Его размах должен быть согласован с коэффициентом преобразования напряжения в частоту. (В случае LTC1068-50 управляющему напряжению 2.5 В соответствует частота 500 кГц). Затем фильтр пропускает любой сигнал с частотой 10.0 кГц ±500 Гц на вход преобразователя среднеквадратичного значения в постоянное напряжение, значительно ослабляя любые частоты за пределами этого диапазона. Суммарная погрешность представленной конструкции определяется точностью резисторов и напряжения источника питания.

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Switched-Capacitor-Based Bandpass Filter Boasts (Nearly) Rectangular Shape

Цена LTC1068LTC1068 на РадиоЛоцман.Цены — от 1 013 до 797 руб.
Фильтр с переключаемыми конденсаторами, Управляющий Конденсатор, 2-ой, 4, 3 В, 5.5 В, SSOP
ПоставщикПроизводительНаименованиеЦена
5 элементLinear TechnologyLTC1068-200IG#PBFот 1 013 руб.
AliExpressLTC1068CG-200 LTC1068CG-50 LT SSOP2812 руб.
ТриомLinear TechnologyLTC1068CG#PBF797 руб.
ТаймЧипсLinear TechnologyLTC1068-200CGпо запросу
ЭлектроПластLTC1068IG-200#TRпо запросу
Все 24 предложений от 19 поставщиков »
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Всё бы хорошо, да только цена этой ИМС - конская просто! Кто такую купит?
  • Придется с вами согласиться. LTC1068 для ленивых. 30 кГц фильтром 8-го порядка сейчас можно обработать и на дешевом STM32F10x даже без FPU. Максимум 16 умножений по 47 тактов на каждое, сложения и вспомогательные операции можно не учитывать. Получаем 16*47*30 кГц = 22 МГц. Тактовая частота STM32F10x до 72 МГц, хватает с запасом. По цене, действительно в 10 раз дешевле, чем специальный фильтр.
  • Нашёл чем удивить.В СССР в начале 80-х выпускали аппаратуру ТТ-144 с фильтрами на переключаемых конденсаторах.Микросхемы использовались малой степени интеграции-счётчики,триггеры и ОУ. Прекрасно работает до сих пор.И генератор так не уходит(+-200 Гц), так как кварц имеется.
Рекомендуемые публикации по теме:
Форум  »
Полосовой фильтр на ОУ
Форум  »
Полосовой фильтр для ЭКГ
Форум  »
Полосовой фильтр на ОУ
Схемы  »
Сделайте собственный программируемый широкополосный полосовой RC фильтр
Статьи  »
Российскую микроэлектронику почти некому возрождать

При перепечатке материалов с сайта прямая ссылка на РадиоЛоцман обязательна.

Приглашаем авторов статей и переводов к публикации материалов на страницах сайта.

Срезы ↓
Тепловизор Fluke TiX580
Тепловизор Fluke TiX580
Диапазон измеряемых температур: от 20 до +800 °C
Цена: от 1 458 000 руб.
Доставка: Россия
Датчики влажности и температуры ДВТ-03
Датчики влажности и температуры ДВТ-03
Цена: от 3 168 руб.
Доставка: Россия и страны СНГ
Источник питания Актаком APS-1303
Источник питания Актаком APS-1303
2 LED дисплея, 0…30 В, 0…3 А
Цена: от 9 700 руб.
Доставка: Россия и страны СНГ
Рейтинг@Mail.ru