Bộ lọc notch chất lượng cao trên bóng bán dẫn. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Máy tính

 Bình luận bài viết

Bài viết thảo luận về bộ lọc notch dải hẹp chất lượng cao đơn giản trên bóng bán dẫn, hoạt động hoàn hảo ở dải tần lên đến 1 MHz và khá hài lòng lên đến 10 MHz. Các công thức tính toán đơn giản được lấy để tổng hợp bộ lọc bằng cách sử dụng tần số loại bỏ và băng thông làm giá trị ban đầu. Maple CAD toán học với gói mở rộng MathSpice [2] và CAD điện tử OrCAD [3] đã được sử dụng để tính toán.

Các nhiệm vụ phân tích khó giải quyết thủ công. Việc sử dụng MSpice là một trợ thủ đắc lực ở đây, thay đổi mạnh ranh giới về mức độ phức tạp của các nhiệm vụ đang được giải quyết. Nó cung cấp cho những người nghiệp dư đài phát thanh những nhiệm vụ trước đây được coi là hàn lâm. Gói mở rộng Maple có tên MathSpice (MSpice) [2] dành cho giải pháp phân tích các mạch điện tử và sơ đồ chức năng, nhưng có thể được sử dụng như một công cụ để tạo các mô hình tín hiệu và thiết bị điện tử Spice cho các trình mô phỏng khác nhau. Bạn có thể tìm hiểu thêm về MSpice bằng cách đọc "MathSpice - một công cụ phân tích cho OrCAD và MicroCAP", Tạp chí ĐIỆN TỬ HIỆN ĐẠI, STA-PRESS, Số 5, Số 6, Số 7, Số 9, Số 10, Số. 11, số 12 năm 2009.

 Trong một số thiết bị mà chúng ta thường thấy op-amps, hoàn toàn có thể sử dụng bóng bán dẫn. Lợi ích của việc sử dụng op-amp để khuếch đại tín hiệu DC là không thể phủ nhận. Nhưng trên dòng điện xoay chiều, ưu điểm của op-amp không nghiêm trọng bằng lợi thế của một bóng bán dẫn. Một op-amp có tần số khuếch đại thống nhất trên 10 MHz là đắt tiền, trong khi một bóng bán dẫn có tần số khuếch đại thống nhất lên đến (100 ... 1000) MHz có giá một xu.

Tính toán phân tích của các thiết bị bóng bán dẫn có phần phức tạp hơn do mạch tương đương phức tạp hơn của một bóng bán dẫn lý tưởng hóa so với một op-amp lý tưởng hóa. Tuy nhiên, hiện nay, vấn đề này được hỗ trợ bởi sự sẵn có của các tính toán trên máy tính [1], [2].

Rõ ràng, bóng bán dẫn có số lượng cực và số không nhỏ hơn nhiều, đồng thời mức tăng cực lớn trên mỗi sản phẩm băng tần. Các bóng bán dẫn hiện đại có mức tăng DC lớn h21= 300..1000. Trong nhiều trường hợp, điều này là đủ.

Bộ lọc cầu hình chữ T kép điện trở-tụ điện được sử dụng làm bộ lọc khía dải hẹp (Hình 1). Ưu điểm chính của chúng nằm ở khả năng triệt tiêu sâu các thành phần tần số riêng lẻ.

Trong miền tần số, thấp hơn rất nhiều so với tần số khuếch đại đơn vị, hầu hết các tham số ký sinh của bóng bán dẫn có thể được bỏ qua. Do đó, mạch tương đương bóng bán dẫn đơn giản nhất được hiển thị trong Hình 2 đã được sử dụng để tính toán. 1. Nó dựa trên nguồn dòng được điều khiển bằng điện áp (IXNUMX). Thật thuận tiện khi sử dụng nó khi tính toán các mạch bằng phương pháp tiềm năng nút.

Cơm. 1. Sơ đồ bộ lọc notch dải hẹp ở tần số 6,5 MHz

Lập phương trình Kirchhoff cho mạch lọc và giải nó.

khởi động lại: với (MSpice): Thiết bị:=[Tương tự,[BJT,DC1,2]]:

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

Giải pháp

>MSpice v8.43: pspicelib.narod.ru

>Các nút đã cho: {VINP, V12V} Nguồn: [Vin, VB1, Je]

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

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

Tìm hàm truyền của bộ lọc. Để đơn giản hóa các công thức, chúng tôi tính đến các mối quan hệ sau phải đúng với bộ lọc có cầu Wien:

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

VB1:=0: # cho các mẫu PCB tuyến tính

H:=đơn giản hóa(VOUT/Vin);

(bấm vào để phóng to)

Thật khó để làm việc với công thức này! Sau đó giả sử rằng = oo, C4=oo, R5=oo . Tất nhiên, sẽ hơi khó khăn khi cho rằng bóng bán dẫn có mức tăng vô hạn, nhưng đối với mạch theo dõi bộ phát thì điều đó khá phù hợp. Điều này cho phép bạn có được các công thức đơn giản để tính toán sơ bộ. Các công thức chính xác có thể thu được bằng Maple, nhưng chúng sẽ rất khó đánh giá các tham số bộ lọc (các công thức sẽ mất vài trang). Khi thiết lập, các thông số mạch (hệ số chất lượng) có thể dễ dàng điều chỉnh bằng cách chọn điện trở R6. Sau khi vượt qua giới hạn, chúng tôi thu được một biểu thức đơn giản hơn cho hệ số chuyển toán tử (1), phù hợp hơn cho phân tích.

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

H:=collect(limit(H,x=infinity),s): 'H'=%, ` (1)`;

Bây giờ hãy tìm mức tăng miền tần số, K=K(f), bằng cách thay thế s=I*2*Pi*f .

Ở đây tôi là đơn vị ảo, f là tần số [Hz].

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

Hãy để chúng tôi tìm tần số từ chối (3).

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

Thuận tiện để điều chỉnh tần số rãnh bằng cách chọn điện trở R=R1=R2=2*R3.

R:=solve(%,R): print('R'=R,` (4)`);

Mức 3 dB

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

P:=đơn giản hóa(F_3dB[4]-F_3dB[2]):

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

Yếu tố chất lượng được định nghĩa là Q=Fp/P, do đó

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

Hãy biểu diễn hàm truyền dưới dạng các tham số đặc trưng của bộ lọc bằng cách thay thế R7=4*Qp*R6-R6, C=1/(2*Pi*R*Fp).

Hóa ra một công thức (7) rất tiện lợi, cho phép có được hàm truyền bộ lọc loại bỏ Laplace cần thiết mà không cần biết gì về thiết bị lọc. Ở đây Hp(s) là hàm truyền toán tử khía, Fp là tần số loại bỏ, Qp là hệ số chất lượng của khía.

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

Bây giờ, hãy tìm mô đun của hàm loại bỏ trong miền tần số (8).

abs(Kp(f)) = đơn giản hóa(mở rộng(AVM(Hp,f)),'symbolic'), `(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):

 Chúng tôi đã thu được công thức (8) rất thuận tiện cho việc tổng hợp hàm truyền chất thải thông qua các thông số đặc trưng của bộ lọc. Ue có thể được sử dụng cho các nguyên mẫu kỹ thuật số, khi lập trình các bộ lọc trên vi điều khiển.

Ví dụ tính toán

Giả sử chúng ta cần một bộ lọc cung cấp khả năng loại bỏ phổ của tín hiệu âm thanh phát sóng truyền hình với tần số trung tâm Fp=6,5 MHz trong dải P=1 MHz. Chúng tôi chọn C=51 pF và lần lượt sử dụng các công thức (4) và (6), chúng tôi tính toán các thành phần còn lại.

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

Chữ số:=5: Q:='Fp/P'=Fp/P; Hỏi:=Fp/P:

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

Được biết, các đặc tính khuếch đại của bóng bán dẫn phụ thuộc vào dòng phát.

Trong mạch theo dõi bộ phát, giá trị của điện trở bộ phát là 1 kΩ, sẽ cung cấp dòng điện hoạt động của bóng bán dẫn là 6 mA ở điện áp nguồn 12V, đủ để duy trì mức tăng cao của bóng bán dẫn ở tần số cao.

Hãy chọn R6+R7=1 kΩ, sau đó R6=(R6+R7)/4/Q=1K/4/Q và R7=1K-R6.

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

Hãy vẽ biểu đồ đáp ứng tần số của mô-đun khuếch đại tần số của bộ lọc notch của chúng ta.

Để làm điều này, chúng tôi sử dụng biểu thức (8) cho mô-đun hàm truyền, thay thế các giá trị được tính toán của xếp hạng thành phần vào đó. Các giá trị tương tự, được làm tròn thành số nguyên gần nhất, được biểu thị trên sơ đồ bộ lọc (Hình 1).

Giá trị(AC,PRN,[]);Chữ số:=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:=đơn giản hóa(mở rộng(AVM(H,f))): print('abs(Kp(f))'=Kp); Chữ số:=10:

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

(bấm vào để phóng to)

Tải xuống: Bộ lọc BJT 6.5 MHz

Văn chương

1. Petrakov O. M. . Tính toán phân tích trong điện tử. Tạp chí SCHEMOTEHNIKA №7, 2006
2. Petrakov O. M. Một loạt bài báo "MathSpice - một công cụ phân tích cho OrCAD và MicroCAP", Tạp chí ĐIỆN TỬ HIỆN ĐẠI, STA-PRESS, Số 5, Số 6, Số 7, Số 9, Số 10 2009. .
3. Razevig VD Hệ thống thiết kế OrCAD 9.2. SOLON. Mátxcơva 2001
4. Efimov I. P. Thiết kế bộ lọc điện tử: Hướng dẫn thiết kế khóa học cho sinh viên học theo hướng 5515.
5. Moshits G., Horn P. Thiết kế bộ lọc tích cực: Per. từ tiếng Anh. Mir, 1984.- 320 p., bệnh.
6. Volovich G. I. Các thiết bị tương tự và kỹ thuật số. 2005
7. pspicelib.narod.ru CAD điện tử.
8. pspice.narod.ru Tự động hóa tính toán phân tích.

Tác giả: Oleg Petrakov, pspicelib@narod.ru; Xuất bản: cxem.net

Xem các bài viết khác razdela Máy tính.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng 15.04.2024

Trong thế giới công nghệ hiện đại, nơi khoảng cách ngày càng trở nên phổ biến, việc duy trì sự kết nối và cảm giác gần gũi là điều quan trọng. Những phát triển gần đây về da nhân tạo của các nhà khoa học Đức từ Đại học Saarland đại diện cho một kỷ nguyên mới trong tương tác ảo. Các nhà nghiên cứu Đức từ Đại học Saarland đã phát triển những tấm màng siêu mỏng có thể truyền cảm giác chạm vào từ xa. Công nghệ tiên tiến này mang đến những cơ hội mới cho giao tiếp ảo, đặc biệt đối với những người đang ở xa người thân. Các màng siêu mỏng do các nhà nghiên cứu phát triển, chỉ dày 50 micromet, có thể được tích hợp vào vật liệu dệt và được mặc như lớp da thứ hai. Những tấm phim này hoạt động như những cảm biến nhận biết tín hiệu xúc giác từ bố hoặc mẹ và đóng vai trò là cơ cấu truyền động truyền những chuyển động này đến em bé. Việc cha mẹ chạm vào vải sẽ kích hoạt các cảm biến phản ứng với áp lực và làm biến dạng màng siêu mỏng. Cái này ... >>

Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global 15.04.2024

Chăm sóc thú cưng thường có thể là một thách thức, đặc biệt là khi bạn phải giữ nhà cửa sạch sẽ. Một giải pháp thú vị mới từ công ty khởi nghiệp Petgugu Global đã được trình bày, giải pháp này sẽ giúp cuộc sống của những người nuôi mèo trở nên dễ dàng hơn và giúp họ giữ cho ngôi nhà của mình hoàn toàn sạch sẽ và ngăn nắp. Startup Petgugu Global đã trình làng một loại bồn cầu độc đáo dành cho mèo có thể tự động xả phân, giữ cho ngôi nhà của bạn luôn sạch sẽ và trong lành. Thiết bị cải tiến này được trang bị nhiều cảm biến thông minh khác nhau để theo dõi hoạt động đi vệ sinh của thú cưng và kích hoạt để tự động làm sạch sau khi sử dụng. Thiết bị kết nối với hệ thống thoát nước và đảm bảo loại bỏ chất thải hiệu quả mà không cần sự can thiệp của chủ sở hữu. Ngoài ra, bồn cầu có dung lượng lưu trữ lớn có thể xả nước, lý tưởng cho các hộ gia đình có nhiều mèo. Bát vệ sinh cho mèo Petgugu được thiết kế để sử dụng với chất độn chuồng hòa tan trong nước và cung cấp nhiều lựa chọn bổ sung. ... >>

Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm 14.04.2024

Định kiến ​​phụ nữ thích “trai hư” đã phổ biến từ lâu. Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây được thực hiện bởi các nhà khoa học Anh từ Đại học Monash đã đưa ra một góc nhìn mới về vấn đề này. Họ xem xét cách phụ nữ phản ứng trước trách nhiệm tinh thần và sự sẵn sàng giúp đỡ người khác của nam giới. Những phát hiện của nghiên cứu có thể thay đổi sự hiểu biết của chúng ta về điều gì khiến đàn ông hấp dẫn phụ nữ. Một nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học từ Đại học Monash dẫn đến những phát hiện mới về sức hấp dẫn của đàn ông đối với phụ nữ. Trong thí nghiệm, phụ nữ được cho xem những bức ảnh của đàn ông với những câu chuyện ngắn gọn về hành vi của họ trong nhiều tình huống khác nhau, bao gồm cả phản ứng của họ khi gặp một người đàn ông vô gia cư. Một số người đàn ông phớt lờ người đàn ông vô gia cư, trong khi những người khác giúp đỡ anh ta, chẳng hạn như mua đồ ăn cho anh ta. Một nghiên cứu cho thấy những người đàn ông thể hiện sự đồng cảm và tử tế sẽ hấp dẫn phụ nữ hơn so với những người đàn ông thể hiện sự đồng cảm và tử tế. ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ Hệ sinh thái 802.11ac được công bố 07.03.2012 Sự gia tăng số lượng thiết bị di động có kết nối mạng và sự phát triển về mức độ phổ biến của các ứng dụng đa phương tiện đang thúc đẩy nhu cầu chuyển sang mạng Wi-Fi với băng thông ngày càng tăng. Qualcomm Atheros đã quyết định đóng góp vào điều này bằng cách công bố sự ra mắt của hệ sinh thái Wi-Fi 802.11ac. Danh mục sản phẩm 802.11ac của Qualcomm nhắm đến các mạng di động, gia đình và văn phòng, điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy tính để bàn, máy tính xách tay, TV, bộ định tuyến, cổng và điểm truy cập. Theo Qualcomm, sự sẵn có của một bộ giải pháp toàn diện sẽ giúp đẩy nhanh việc áp dụng tiêu chuẩn 802.11ac, mô tả các mạng Wi-Fi với tốc độ truyền gigabit. Yếu tố quan trọng của hệ sinh thái là chip WCN3680, thực hiện chức năng của Wi-Fi 1x1 802.11ac, Bluetooth và FM. Nó bổ sung cho dòng vi xử lý Snapdragon 28nm và sẽ được kết hợp với bộ vi xử lý Krait lõi kép Snapdragon S4 MSM8960 và S4 APQ8064 lõi tứ Krait. Khu vực ứng dụng của WCN3680 là các thiết bị di động như máy tính bảng và điện thoại thông minh, vì vậy nó kết hợp băng thông cao với mức tiêu thụ điện năng thấp. Nó được đánh giá lên đến 433Mbps và tương thích mức pin với chip Atheros WCN3660 802.11n của Qualcomm, giúp các nhà phát triển và nhà sản xuất chuyển sang 802.11ac dễ dàng hơn. Đối với máy tính, ngoài WCN3680, các giải pháp được thiết kế để hỗ trợ hai luồng truyền (QCA9862) và ba (QCA9860), cho phép bạn có được tốc độ lên đến 1,3 Gb / s. Họ sẽ tìm thấy ứng dụng trong máy tính bảng và máy tính xách tay. QCA9860 và QCA9862 cũng nhắm mục tiêu đến các ứng dụng điện tử tiêu dùng, bao gồm TV và bảng điều khiển trò chơi. Chúng tuân thủ các thông số kỹ thuật 802.11ac / a / b / g / n và Bluetooth 4.0 / LE. Cả hai hoạt động tự trị và hoạt động song song với bộ xử lý Qualcomm và các bộ xử lý khác đều được cung cấp. Các mô hình QCA9880 3x3 và QCA9882 2x2 được thiết kế để sử dụng trong thiết bị mạng gia đình và thiết bị của công ty được cho là được xây dựng trên các mô hình QCA9890 3x3 và QCA9892 2x2. Qualcomm Atheros hứa hẹn sẽ bắt đầu giao các mẫu thử nghiệm của tất cả các chip được liệt kê trong quý 2012 năm XNUMX.

Tin tức thú vị khác:

▪ Dòng điện chống bám bẩn

▪ Graphene trắng để làm mát vi mạch

▪ Cải bó xôi làm nhiên liệu cho ô tô điện

▪ Điểm truy cập ngoài trời Zyxel 802.11ax (Wi-Fi 6)

▪ Cơn bão ngày càng lớn

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần của trang web Nguồn điện. Lựa chọn các bài viết

▪ bài viết Phân loại các hạt cơ bản. Lịch sử và bản chất của khám phá khoa học

▪ bài viết Vì sao người Trung Quốc và Việt Nam có nhiều người có cao độ tuyệt đối? đáp án chi tiết

▪ bài báo Sản phẩm hàn và thiếc. Hướng dẫn tiêu chuẩn về bảo hộ lao động

▪ bài viết Điều khiển ánh sáng mượt mà từ điều khiển từ xa IR trên vi điều khiển. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Cách thực vật phản ứng với điện. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web

www.diagram.com.ua
2000-2024