Фильтр Баттерворта с регулировкой групповой задержки

Реализация Саллена-Ки трехполюсного фильтра Баттерворта с частотой среза 5.25 МГц имеет коэффициент усиления 2 В/В и может работать на согласованный 75-омный коаксиальный кабель с усилением, равным 1 (Рисунок 1). Этот фильтр, использовавшийся для восстановления компонентного (Y, Pb, Pr) и RGB видеосигналов, имеет вносимые потери более 20 дБ на частоте 13.5 МГц и более 40 дБ на частоте 27 МГц (Рисунок 2). Подобно антиалайсинговому фильтру перед АЦП, этот фильтр удаляет высокочастотные реплики сигнала, следующего за ЦАП. Чтобы сохранить качество видеосигнала, необходимо минимизировать вариации групповой задержки в фильтре и любой разброс групповых задержек между фильтрами. Это требование предполагает наличие средств регулировки групповой задержки фильтра, не влияющих на его полосу пропускания. Добавление к R₂ в схеме на Рисунке 1 последовательной цепочки из C₁ и R₁ образует цепь опережения/отставания по фазе.

Рисунок 1.	Этот трехполюсный фильтр Баттерворта для восстановления видеосигнала имеет регулируемую групповую задержку.

Рисунок 2.	Типовая характеристика фильтра на Рисунке 1 при R1 + R2 = 332 Ом.

Поддержание суммы сопротивлений R₁ и R₂ постоянной и равной первоначальному значению R₁ сохраняет полосу пропускания неизменной за счет сохранения частоты доминирующего полюса. С другой стороны, увеличение значения R₁ вводит элемент «опережения», который уменьшает групповую задержку за счет снижения скорости изменения фазы. Для R₂ = 0 Ом и R₁ = 332 Ом в приведенной схеме среднее изменение групповой задержки в полосе пропускания фильтра составляет около 25 нс. Увеличение R₂ до 31.6 Ом и уменьшение R₁ до 301 Ом снижает изменение групповой задержки примерно до 15 нс, а при R₂ =59 Ом и R₁ =274 Ом задержка снижается приблизительно до 7 нс. Влияние последнего случая на избирательность на границе полосы составляет менее 0.5 дБ, но не изменяет ширину полосы пропускания фильтра по уровню 3 дБ (Рисунок 3).

Рисунок 3.	Выбор значений R1 и R2 позволяет управлять изменением групповой задержки в полосе пропускания фильтра.

Материалы по теме

1. Datasheet Maxim MAX4392