[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Un
i
i
iwersa
l
l
lny
modu
ł
ł
ł
f
f
f
i
i
i
l
l
l
t
t
trów
MFB
2628
Do czego to służy?
W EdW 3/2002 zaprezentowany był uniwer−
salny moduł do realizacji filtrów Sallen−
Keya. W niniejszym artykule przedstawiony
jest moduł, umożliwiający realizację filtrów
z wielokrotnym sprzężeniem zwrotnym
(MFB − Multiple FeedBack). Opisywany mo−
duł, oprócz filtrów dolno− i górnoprzepusto−
wych o dużej stromości zboczy pozwala zre−
alizować także filtry pasmowe. Moduł za−
wiera dwa stopnie drugiego rzędu, awięc po−
zwala na realizację filtru czwartego rzędu,
czyli o stromości zbocza wynoszącej aż
80dB/dekadę (24dB/oktawę).
W tym artykule podane są wyjątkowo
proste recepty, dzięki czemu nawet początku−
jący nie będą mieć żadnych problemów
z wykonaniem filtru o potrzebnej częstotli−
wości granicznej. Wartości rezystorów poda−
ne są na rysunkach, apojemność kondensato−
rów dla potrzebnej częstotliwości granicznej
odczytuje się z tabeli albo oblicza z bardzo
prostego wzoru.
Obszerniejsze wskazówki dotyczące pro−
jektowania podstawowych filtrów prezento−
wane są w kolejnych Listach od Piotra, po−
cząwszy od EdW 9/2001.
bierne filtru opisano na schemacie literą
Z (oznaczającą impedancję). Montowane tu
będą rezystory i kondensatory o wartościach
podanych w tabeli i na
rysunkach 2, 3 i 4
.
Uwaga! W przypadku filtru dolnoprzepu−
stowego pasmo obejmuje także częstotliwość
0Hz, czyli napięcia stałe. W wersji z poje−
dynczym zasilaniem masą modułu jest punkt
O, a nie punkt N. W razie potrzeby, aby od−
ciąć składową stałą i częstotliwości poniżej
Rys. 1 Schemat ideowy modułu
Jak to działa?
Podstawowy schemat modułu pokazany jest
na
rysunku 1
. Kondensatory C11...C14 i re−
zystory R11, R12 tworzą obwód zasilania,
dzięki któremu moduł może być zasilany za−
równo napięciem symetrycznym ±4V...±18V,
jak i pojedynczym 8...25V. W każdym przy−
padku masą sygnałową jest obwód połączony
z punktem O.
Dwa wzmacniacze operacyjne z kostki
U1 pracują w dwóch stopniach filtru. Ponie−
waż moduł pozwala na realizację zarówno
filtru dolnoprzepustowego, górnoprzepusto−
wego jak i (wąsko)pasmowego, elementy
Rys. 2 Filtr dolnoprzepustowy
Elektronika dla Wszystkich
Kwiecień 2002
47
Rys. 3 Filtr górnoprzepustowy
densatory równolegle, ale nie warto przy tym
dążyć do dużej precyzji, ponieważ po pierw−
sze nie jest to wcale potrzebne (odchyłka okilka
procent nie ma znaczenia w realnych układach),
aponadto przy 5−procentowych rezystorach i5− lub
10−procentowych kondensatorach uzyskanie ideal−
nej precyzji jest wręcz niemożliwe.
Także itu wfiltrach dolno− igórnoprzepu−
stowych można zastosować albo wartości
zaznaczone kolorem niebieskim albo czer−
wonym. Jak pokazuje
tabela 1
, wartości za−
znaczone kolorem niebieskim można śmiało
wykorzystać dla całego zakresu akustyczne−
go. Takie „niebieskie” wartości należy stoso−
wać, jeśli filtr ma mieć częstotliwość gra−
niczną większą niż 2kHz. Jeśli jednak często−
tliwość graniczna ma być mniejsza niż 2kHz,
warto zastosować wartości zaznaczone na ry−
sunku, w wykazie i w
tabeli 2
kolorem czer−
wonym. Wtedy rezystory mają większe no−
minały i oporność wejściowa filtru jest je−
szcze większa.
Oporność wejściowa (impedancja) wersji
„czerwonej” jest bardzo duża, co najmniej
rzędu dziesiątek kiloomów i nie trzeba się
martwić, że filtr obciąży poprzedni stopień.
1Hz trzeba dodać na wejściu dodatkowy ob−
wód RC, zaznaczony na rysunku 2 kolorem
zielonym.
Aby maksymalnie uprościć projektowanie
przyjęto prostą zasadę, że częstotliwość gra−
niczna filtru będzie ustalona przez dobór po−
jemności kondensatorów, natomiast rezysto−
ry będą mieć ustaloną wartość, podaną na ry−
sunkach i w wykazie elementów. Podobnie
jak poprzednio, w proponowanym układzie
do realizacji filtrów na zakres częstotliwości
F. Układy zostały tak obliczone,
że kluczowe pojemności (C5 w filtrze dolno−
przepustowym, C1, C3, C4 w filtrze górno−
przepustowym i C3, C4 w pasmowym) mają
mieć wartości podane w tabelach. Kondensa−
tor C2 wfiltrze dolnoprzepustowym ma mieć
wartość dziesięciokrotnie większą, niż poda−
na w tabeli. Jeśli ktoś chciałby uzyskać po−
średnie wartości częstotliwości, pomiędzy
podanymi w tabeli, może połączyć dwa kon−
Tabela 1
Rys. 4 Filtry
pasmowe
f[Hz] 10 15 21 30 45 67 100 150 210 300 450 670 1k 1,5k 2,1k 3,0k 4,5k 6,7k 10k 15k 21k 30k
C[nF] 1u 680 470 330 220 150 100 68 47 33 22 15 10 6,8 4,7 3,3 2,2 1,5 1 0,68 0,47 0,33
wartości nie zalecane – raczej zastosuj wartości „czerwone” wartości zalecane
f[Hz] 1 1,5 2,1 3 4,5 6,7 10 15 21 30 45 67 100 150 210 300 450 670 1000 1500 2100 3000
C[nF] 1u 680 470 330 220 150 100 68 47 33 22 15 10 6,8 4,7 3,3 2,2 1,5 1 0,68 0,47 0,33
Tabela 2
W przypadku wersji „niebieskiej” impedan−
cja wejściowa filtru dolnoprzepustowego nie
jest zbyt duża (rzędu pojedynczych kilo−
omów) i poprzedni stopień musi mieć nie−
wielką oporność wyjściową. W razie wątpli−
wości, na wejściu filtru w wersji „niebie−
skiej” można zastosować wtórnik na wzmac−
niaczu operacyjnym lub tranzystor w ukła−
dzie wspólnego kolektora.
Z filtrami pasmowymi jest inaczej. Tu
oporność wejściowa jest praktycznie równa
rezystancji R1A i wynosi kilkadziesiąt kilo−
omów. Nie ma więc potrzeby (choć jest to
możliwe) wykorzystywać wartości „czer−
wonych”. Dlatego na rysunku 4 podano tylko
wartości „niebieskie”, dotyczące tabeli 1. Na
rysunku 4
podano trzy przykłady różnego
wzmocnienia i dobroci wypadkowej, które
okażą się przydatne w praktyce. Nie sposób
Tabela 3
Cn=10nF A B C D E F
R1A,R1B 15,9k
31,8k
63,6k
95,4k
127,2k
159k
R2A,R2B 15,9k
4,54k
2,05k
1,34k
1,00k
0,799k
R5A,R5B 31,8k
63,6k
127,2k
190,8k
254,4k
318k
dobroć
jednego stopnia 1
2
4
6
8
10
Q − dobroć
dwóch stopni 1,5
3,1
6,2
9,4
12,5
16
48
Kwiecień 2002
Elektronika dla Wszystkich
akustycznych wykorzystywane będą konden−
satory o pojemnościach z zakresu
330pF...1
przewidzieć wszystkich potrzeb, a w filtrach
pasmowych można łatwo zmieniać wzmoc−
nienie i dobroć.
Tabela 3
i
rysunek 5
poka−
zują wartości rezystorów i charakterystyki
filtrów o częstotliwości 1kHz, wzmocnieniu
1 (0dB) i różnej dobroci, gdzie wszystkie
kondensatory miały wartość 10nF. Podane
wartości elementów można wykorzystać
w praktyce, stosując rezystory 5−procentowe
o najbliższych nominałach i dobierając kon−
densatory według „niebieskiej” tabeli 1. Dal−
szych wskazówek należy szukać w jednym z
następnych odcinków
Listów od Piotra
,
gdzie zamieszczone będą wzory dotyczące
jednego stopnia. Omawiany tu moduł zawie−
ra dwa stopnie, dlatego wypadkowa dobroć
całości jest większa.
Montaż i uruchomienie
Filtr MFB z rysunków 2, 3, 4 można zmonto−
wać na płytce drukowanej, pokazanej na
rysunku 6
. Montaż nie powinien nikomu
sprawić kłopotów. Warto zacząć od wlutowa−
nia elementów najmniejszych, czyli od zazna−
czonych na płytce zwór. Przy zasilaniu napię−
ciem symetrycznym można nie montować
R11, R12, a „dolne nóżki” kondensatorów
C11, C13 trzeba wlutować do otworów ozna−
czonych Y. Przy zasilaniu napięciem pojedyn−
czym R11, R12 są niezbędne do wytworzenia
sztucznej masy, a „dolne nóżki” C11, C13
trzeba wlutować do otworów oznaczonych X.
Aby uniknąć pomyłek, warto narysować
sobie ”prywatny” schemat montażowy, poka−
zujący rozmieszczenie rezystorów i konden−
satorów na podstawie jednego ze schematów
ideowych (rysunki 2...4). Na wkładce
w środku numeru można znaleźć odpowie−
dnie rysunki, które posłużą za matrycę do
stworzenia takiego „prywatnego” schematu.
Płytka została zaprojektowana w ten spo−
sób, by wszystkie punkty dla zewnętrznych
połączeń znajdowały się przy jednej krawę−
dzi. Umożliwi to wlutowanie modułu filtru
w jakąkolwiek większą płytkę.
Przykłady
1. Potrzebny jest filtr dolnoprzepustowy
o częstotliwości granicznej 3,4kHz.
Korzystamy zrysunku 2 izkonieczności de−
cydujemy się na elementy „niebieskie”. Z tabe−
li 1 wynika, że najbliższa „standardowa” war−
tość częstotliwości wynosi 3kHz przy pojemno−
ści 3,3nF. Chcemy uzyskać możliwe dobrą do−
kładność, więc zastosujemy pojemność pośre−
dnią między 3,3nF a 2,2nF przez połączenie
równoległe pojemności 2,2nF i680pF.
Ciąg dalszy na stronie 54.
Rys. 5
Rys. 6 Schemat
montażowy
Rys. 7
O ile w filtrach dolno− i górnoprzepusto−
wych drobne odchyłki wartości elementów
o kilka procent nie mają znaczenia, o tyle
w filtrach pasmowych może zajść potrzeba
dokładnego dostrojenia się do częstotliwości
pracy − jest to bardzo proste. Przede wszyst−
kim warto połączyć dwa kondensatory rów−
nolegle, żeby ich sumaryczna pojemność by−
ła możliwie bliska wyliczonej z podanego
wzoru:
C = 10nF/f[kHz].
Nie trzeba dobierać pojemności z dokład−
nością większą niż 5% − nieuniknione od−
chyłki związane z tolerancją kondensatorów
można skorygować zmieniając wartość rezy−
storów R2A i R2B. Do prób warto zamiast
nich włączyć potencjometry, a potem po
zmierzeniu i przetestowaniu układu wluto−
wać rezystory opotrzebnej wartości (dwa lub
trzy połączone w szereg).
Aby filtr miał dobre parametry, koniecz−
nie należy w nim zastosować kondensatory
foliowe. W żadnym wypadku nie należy wy−
korzystywać kondensatorów ceramicznych
ferroelektrycznych (o pojemności powyżej
1nF). Jedynie kondensatory o pojemnościach
330pF...1nF mogą być ceramiczne. General−
nie należy stosować rezystory metalizowane,
zwłaszcza w filtrach pasmowych o dużej do−
broci. Wpozostałych przypadkach wystarczą
typowe rezystory o tolerancji 5% (z paskiem
złotym).
Wykaz elementów
Dlla częsttottlliiwościi 1kHz.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33kHz
R2A,,R2B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..7,,5k
))
C11,, C12 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..100
µµ
F//25V
Filtr dolnoprzepustowy
Dlla częsttottlliiwościi 10Hz .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ....2,,2kHz
R1A,,R1B,,R3A,,R3B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..24k
((10k
......220k
R5A,,R5B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..39k
C1A,,C3A,,C1B,,C3B,,C4A,,C4A
Filtr środkowoprzepustowy
a)) wzmocniieniie G=1x (0dB)) dobrroć Q=6
ff=10Hz......33kHz
R1=62k
ΩΩ
R2=2k
ΩΩ
R4=130k
ΩΩ
C3=C4=10nF//ff[[kHz]] llub wedłług ttabellii 1
R4A,,R4B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..82k
ΩΩ
C5A,,C5B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..wedłług ttabellii 2
C2A,,C2B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..10*C4
ΩΩ
C4A,,C4B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..wedłług ttabellii 1
C2A,,C2B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..10*C4
Filtr górnoprzepustowy
Dlla częsttottlliiwościi 1Hz.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2,,2kHz
R2A,,R2B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..75k
b)) wzmocniieniie G=4x (12dB)) dobrroć Q=5
ff=10Hz......33kHz
R1=24k
ΩΩ
R2=3k
ΩΩ
R4=100k
ΩΩ
C3=C4=10nF//ff[[kHz]] llub wedłług ttabellii 1
c)) wzmocniieniie G=4x (12dB)) dobrroć Q=16
ff=10Hz......33kHz
R1=82k
R4=330k
R5A,,R5B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..390k
ΩΩ
C1A,,C3A,,C1B,,C3B,,C4A,,C4A .. .. .. .. .. .. ..wedłług ttabellii 2
Uwaga!! Ze wzgllędu na wiielle możlliiwościi zesttaw
AVT−2628 dosttępny jjestt ttyllko w werrsjjii A ((sama płłyttka))..
Płytka drukowana dostępna jest w sieci handlowej AVT
jako kit szkolny AVT−2628/A
Elektronika dla Wszystkich
Kwiecień 2002
49
R11,, R12 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..100k
Dlla częsttottlliiwościi 1kHz .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33kHz
R1A,,R1B,,R3A,,R3B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2,,4k
ΩΩ
R4A,,R4B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..8,,2k
ΩΩ
C3=C4=10nF//ff[[kHz]] llub wedłług ttabellii 1
R2=750
Ciąg dalszyze strony 59.
3. Potrzebny jest filtr środkowo−
przepustowy o częstotliwości środ−
kowej 720Hz i jak największej
dobroci.
Wybieramy układ według ry−
sunku 4c. Dokładna wartość po−
jemności powinna wynosić:
C = 10nF / 0,72kHz = 13,88nF
Stosujemy równoległe połą−
czenie kondensatorów MKT
10nF+3,3nF o tolerancji 5% (z li−
terą J). Ponieważ filtr ma mieć du−
żą dobroć, a więc i wąskie pasmo,
aby zapewnić stabilność cieplną
i długoczasową stosujemy rezy−
story metalizowane 1−procentowe
o wartościach: R1=82,5kΩ ,
R3=332k
Rys. 9
Rysunek 7
pokazuje schemat i cha−
rakterystykę.
2. Potrzebny jest filtr górnoprzepu−
stowy o częstotliwości granicznej
1kHz.
Korzystamy z rysunku 3. Decy−
dujemy się na elementy „czerwone”.
Z tabeli 2 odczytujemy wartość po−
jemności równą 1nF.
Rysunek 8
po−
kazuje schemat i charakterystykę,
a model wykonany na płytce próbnej
pokazany jest na fotografii wstępnej.
3. Potrzebny jest filtr środkowoprze−
pustowy o częstotliwości środkowej
1kHz.
Korzystamy zrysunku 4. Decydu−
jemy się na jedną z podanych wersji.
Schematy icharakterystyki dla wszy−
stkich trzech wersji pokazane na ry−
sunkach 9a...9cdotyczą nominalnych
wartości elementów. Ze względu na
tolerancję warto dostroić oba stopnie
filtru korygując wartość R2A, R2B.
, a jako R2 szeregowe
połączenie rezystora 649
i heli−
trima 220Ω . Po próbach i dostro−
jeniu zamiast helitrima wlutujemy
rezystor stały.
Piotr Górecki
Rys. 8
50
Kwiecień 2002
Kwiecień 2002
Elektronika dla Wszystkich
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
zanotowane.pl doc.pisz.pl pdf.pisz.pl jajeczko.pev.pl
Un
i
i
iwersa
l
l
lny
modu
ł
ł
ł
f
f
f
i
i
i
l
l
l
t
t
trów
MFB
2628
Do czego to służy?
W EdW 3/2002 zaprezentowany był uniwer−
salny moduł do realizacji filtrów Sallen−
Keya. W niniejszym artykule przedstawiony
jest moduł, umożliwiający realizację filtrów
z wielokrotnym sprzężeniem zwrotnym
(MFB − Multiple FeedBack). Opisywany mo−
duł, oprócz filtrów dolno− i górnoprzepusto−
wych o dużej stromości zboczy pozwala zre−
alizować także filtry pasmowe. Moduł za−
wiera dwa stopnie drugiego rzędu, awięc po−
zwala na realizację filtru czwartego rzędu,
czyli o stromości zbocza wynoszącej aż
80dB/dekadę (24dB/oktawę).
W tym artykule podane są wyjątkowo
proste recepty, dzięki czemu nawet początku−
jący nie będą mieć żadnych problemów
z wykonaniem filtru o potrzebnej częstotli−
wości granicznej. Wartości rezystorów poda−
ne są na rysunkach, apojemność kondensato−
rów dla potrzebnej częstotliwości granicznej
odczytuje się z tabeli albo oblicza z bardzo
prostego wzoru.
Obszerniejsze wskazówki dotyczące pro−
jektowania podstawowych filtrów prezento−
wane są w kolejnych Listach od Piotra, po−
cząwszy od EdW 9/2001.
bierne filtru opisano na schemacie literą
Z (oznaczającą impedancję). Montowane tu
będą rezystory i kondensatory o wartościach
podanych w tabeli i na
rysunkach 2, 3 i 4
.
Uwaga! W przypadku filtru dolnoprzepu−
stowego pasmo obejmuje także częstotliwość
0Hz, czyli napięcia stałe. W wersji z poje−
dynczym zasilaniem masą modułu jest punkt
O, a nie punkt N. W razie potrzeby, aby od−
ciąć składową stałą i częstotliwości poniżej
Rys. 1 Schemat ideowy modułu
Jak to działa?
Podstawowy schemat modułu pokazany jest
na
rysunku 1
. Kondensatory C11...C14 i re−
zystory R11, R12 tworzą obwód zasilania,
dzięki któremu moduł może być zasilany za−
równo napięciem symetrycznym ±4V...±18V,
jak i pojedynczym 8...25V. W każdym przy−
padku masą sygnałową jest obwód połączony
z punktem O.
Dwa wzmacniacze operacyjne z kostki
U1 pracują w dwóch stopniach filtru. Ponie−
waż moduł pozwala na realizację zarówno
filtru dolnoprzepustowego, górnoprzepusto−
wego jak i (wąsko)pasmowego, elementy
Rys. 2 Filtr dolnoprzepustowy
Elektronika dla Wszystkich
Kwiecień 2002
47
Rys. 3 Filtr górnoprzepustowy
densatory równolegle, ale nie warto przy tym
dążyć do dużej precyzji, ponieważ po pierw−
sze nie jest to wcale potrzebne (odchyłka okilka
procent nie ma znaczenia w realnych układach),
aponadto przy 5−procentowych rezystorach i5− lub
10−procentowych kondensatorach uzyskanie ideal−
nej precyzji jest wręcz niemożliwe.
Także itu wfiltrach dolno− igórnoprzepu−
stowych można zastosować albo wartości
zaznaczone kolorem niebieskim albo czer−
wonym. Jak pokazuje
tabela 1
, wartości za−
znaczone kolorem niebieskim można śmiało
wykorzystać dla całego zakresu akustyczne−
go. Takie „niebieskie” wartości należy stoso−
wać, jeśli filtr ma mieć częstotliwość gra−
niczną większą niż 2kHz. Jeśli jednak często−
tliwość graniczna ma być mniejsza niż 2kHz,
warto zastosować wartości zaznaczone na ry−
sunku, w wykazie i w
tabeli 2
kolorem czer−
wonym. Wtedy rezystory mają większe no−
minały i oporność wejściowa filtru jest je−
szcze większa.
Oporność wejściowa (impedancja) wersji
„czerwonej” jest bardzo duża, co najmniej
rzędu dziesiątek kiloomów i nie trzeba się
martwić, że filtr obciąży poprzedni stopień.
1Hz trzeba dodać na wejściu dodatkowy ob−
wód RC, zaznaczony na rysunku 2 kolorem
zielonym.
Aby maksymalnie uprościć projektowanie
przyjęto prostą zasadę, że częstotliwość gra−
niczna filtru będzie ustalona przez dobór po−
jemności kondensatorów, natomiast rezysto−
ry będą mieć ustaloną wartość, podaną na ry−
sunkach i w wykazie elementów. Podobnie
jak poprzednio, w proponowanym układzie
do realizacji filtrów na zakres częstotliwości
F. Układy zostały tak obliczone,
że kluczowe pojemności (C5 w filtrze dolno−
przepustowym, C1, C3, C4 w filtrze górno−
przepustowym i C3, C4 w pasmowym) mają
mieć wartości podane w tabelach. Kondensa−
tor C2 wfiltrze dolnoprzepustowym ma mieć
wartość dziesięciokrotnie większą, niż poda−
na w tabeli. Jeśli ktoś chciałby uzyskać po−
średnie wartości częstotliwości, pomiędzy
podanymi w tabeli, może połączyć dwa kon−
Tabela 1
Rys. 4 Filtry
pasmowe
f[Hz] 10 15 21 30 45 67 100 150 210 300 450 670 1k 1,5k 2,1k 3,0k 4,5k 6,7k 10k 15k 21k 30k
C[nF] 1u 680 470 330 220 150 100 68 47 33 22 15 10 6,8 4,7 3,3 2,2 1,5 1 0,68 0,47 0,33
wartości nie zalecane – raczej zastosuj wartości „czerwone” wartości zalecane
f[Hz] 1 1,5 2,1 3 4,5 6,7 10 15 21 30 45 67 100 150 210 300 450 670 1000 1500 2100 3000
C[nF] 1u 680 470 330 220 150 100 68 47 33 22 15 10 6,8 4,7 3,3 2,2 1,5 1 0,68 0,47 0,33
Tabela 2
W przypadku wersji „niebieskiej” impedan−
cja wejściowa filtru dolnoprzepustowego nie
jest zbyt duża (rzędu pojedynczych kilo−
omów) i poprzedni stopień musi mieć nie−
wielką oporność wyjściową. W razie wątpli−
wości, na wejściu filtru w wersji „niebie−
skiej” można zastosować wtórnik na wzmac−
niaczu operacyjnym lub tranzystor w ukła−
dzie wspólnego kolektora.
Z filtrami pasmowymi jest inaczej. Tu
oporność wejściowa jest praktycznie równa
rezystancji R1A i wynosi kilkadziesiąt kilo−
omów. Nie ma więc potrzeby (choć jest to
możliwe) wykorzystywać wartości „czer−
wonych”. Dlatego na rysunku 4 podano tylko
wartości „niebieskie”, dotyczące tabeli 1. Na
rysunku 4
podano trzy przykłady różnego
wzmocnienia i dobroci wypadkowej, które
okażą się przydatne w praktyce. Nie sposób
Tabela 3
Cn=10nF A B C D E F
R1A,R1B 15,9k
31,8k
63,6k
95,4k
127,2k
159k
R2A,R2B 15,9k
4,54k
2,05k
1,34k
1,00k
0,799k
R5A,R5B 31,8k
63,6k
127,2k
190,8k
254,4k
318k
dobroć
jednego stopnia 1
2
4
6
8
10
Q − dobroć
dwóch stopni 1,5
3,1
6,2
9,4
12,5
16
48
Kwiecień 2002
Elektronika dla Wszystkich
akustycznych wykorzystywane będą konden−
satory o pojemnościach z zakresu
330pF...1
przewidzieć wszystkich potrzeb, a w filtrach
pasmowych można łatwo zmieniać wzmoc−
nienie i dobroć.
Tabela 3
i
rysunek 5
poka−
zują wartości rezystorów i charakterystyki
filtrów o częstotliwości 1kHz, wzmocnieniu
1 (0dB) i różnej dobroci, gdzie wszystkie
kondensatory miały wartość 10nF. Podane
wartości elementów można wykorzystać
w praktyce, stosując rezystory 5−procentowe
o najbliższych nominałach i dobierając kon−
densatory według „niebieskiej” tabeli 1. Dal−
szych wskazówek należy szukać w jednym z
następnych odcinków
Listów od Piotra
,
gdzie zamieszczone będą wzory dotyczące
jednego stopnia. Omawiany tu moduł zawie−
ra dwa stopnie, dlatego wypadkowa dobroć
całości jest większa.
Montaż i uruchomienie
Filtr MFB z rysunków 2, 3, 4 można zmonto−
wać na płytce drukowanej, pokazanej na
rysunku 6
. Montaż nie powinien nikomu
sprawić kłopotów. Warto zacząć od wlutowa−
nia elementów najmniejszych, czyli od zazna−
czonych na płytce zwór. Przy zasilaniu napię−
ciem symetrycznym można nie montować
R11, R12, a „dolne nóżki” kondensatorów
C11, C13 trzeba wlutować do otworów ozna−
czonych Y. Przy zasilaniu napięciem pojedyn−
czym R11, R12 są niezbędne do wytworzenia
sztucznej masy, a „dolne nóżki” C11, C13
trzeba wlutować do otworów oznaczonych X.
Aby uniknąć pomyłek, warto narysować
sobie ”prywatny” schemat montażowy, poka−
zujący rozmieszczenie rezystorów i konden−
satorów na podstawie jednego ze schematów
ideowych (rysunki 2...4). Na wkładce
w środku numeru można znaleźć odpowie−
dnie rysunki, które posłużą za matrycę do
stworzenia takiego „prywatnego” schematu.
Płytka została zaprojektowana w ten spo−
sób, by wszystkie punkty dla zewnętrznych
połączeń znajdowały się przy jednej krawę−
dzi. Umożliwi to wlutowanie modułu filtru
w jakąkolwiek większą płytkę.
Przykłady
1. Potrzebny jest filtr dolnoprzepustowy
o częstotliwości granicznej 3,4kHz.
Korzystamy zrysunku 2 izkonieczności de−
cydujemy się na elementy „niebieskie”. Z tabe−
li 1 wynika, że najbliższa „standardowa” war−
tość częstotliwości wynosi 3kHz przy pojemno−
ści 3,3nF. Chcemy uzyskać możliwe dobrą do−
kładność, więc zastosujemy pojemność pośre−
dnią między 3,3nF a 2,2nF przez połączenie
równoległe pojemności 2,2nF i680pF.
Ciąg dalszy na stronie 54.
Rys. 5
Rys. 6 Schemat
montażowy
Rys. 7
O ile w filtrach dolno− i górnoprzepusto−
wych drobne odchyłki wartości elementów
o kilka procent nie mają znaczenia, o tyle
w filtrach pasmowych może zajść potrzeba
dokładnego dostrojenia się do częstotliwości
pracy − jest to bardzo proste. Przede wszyst−
kim warto połączyć dwa kondensatory rów−
nolegle, żeby ich sumaryczna pojemność by−
ła możliwie bliska wyliczonej z podanego
wzoru:
C = 10nF/f[kHz].
Nie trzeba dobierać pojemności z dokład−
nością większą niż 5% − nieuniknione od−
chyłki związane z tolerancją kondensatorów
można skorygować zmieniając wartość rezy−
storów R2A i R2B. Do prób warto zamiast
nich włączyć potencjometry, a potem po
zmierzeniu i przetestowaniu układu wluto−
wać rezystory opotrzebnej wartości (dwa lub
trzy połączone w szereg).
Aby filtr miał dobre parametry, koniecz−
nie należy w nim zastosować kondensatory
foliowe. W żadnym wypadku nie należy wy−
korzystywać kondensatorów ceramicznych
ferroelektrycznych (o pojemności powyżej
1nF). Jedynie kondensatory o pojemnościach
330pF...1nF mogą być ceramiczne. General−
nie należy stosować rezystory metalizowane,
zwłaszcza w filtrach pasmowych o dużej do−
broci. Wpozostałych przypadkach wystarczą
typowe rezystory o tolerancji 5% (z paskiem
złotym).
Wykaz elementów
Dlla częsttottlliiwościi 1kHz.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33kHz
R2A,,R2B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..7,,5k
))
C11,, C12 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..100
µµ
F//25V
Filtr dolnoprzepustowy
Dlla częsttottlliiwościi 10Hz .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ....2,,2kHz
R1A,,R1B,,R3A,,R3B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..24k
((10k
......220k
R5A,,R5B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..39k
C1A,,C3A,,C1B,,C3B,,C4A,,C4A
Filtr środkowoprzepustowy
a)) wzmocniieniie G=1x (0dB)) dobrroć Q=6
ff=10Hz......33kHz
R1=62k
ΩΩ
R2=2k
ΩΩ
R4=130k
ΩΩ
C3=C4=10nF//ff[[kHz]] llub wedłług ttabellii 1
R4A,,R4B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..82k
ΩΩ
C5A,,C5B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..wedłług ttabellii 2
C2A,,C2B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..10*C4
ΩΩ
C4A,,C4B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..wedłług ttabellii 1
C2A,,C2B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..10*C4
Filtr górnoprzepustowy
Dlla częsttottlliiwościi 1Hz.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2,,2kHz
R2A,,R2B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..75k
b)) wzmocniieniie G=4x (12dB)) dobrroć Q=5
ff=10Hz......33kHz
R1=24k
ΩΩ
R2=3k
ΩΩ
R4=100k
ΩΩ
C3=C4=10nF//ff[[kHz]] llub wedłług ttabellii 1
c)) wzmocniieniie G=4x (12dB)) dobrroć Q=16
ff=10Hz......33kHz
R1=82k
R4=330k
R5A,,R5B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..390k
ΩΩ
C1A,,C3A,,C1B,,C3B,,C4A,,C4A .. .. .. .. .. .. ..wedłług ttabellii 2
Uwaga!! Ze wzgllędu na wiielle możlliiwościi zesttaw
AVT−2628 dosttępny jjestt ttyllko w werrsjjii A ((sama płłyttka))..
Płytka drukowana dostępna jest w sieci handlowej AVT
jako kit szkolny AVT−2628/A
Elektronika dla Wszystkich
Kwiecień 2002
49
R11,, R12 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..100k
Dlla częsttottlliiwościi 1kHz .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33kHz
R1A,,R1B,,R3A,,R3B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2,,4k
ΩΩ
R4A,,R4B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..8,,2k
ΩΩ
C3=C4=10nF//ff[[kHz]] llub wedłług ttabellii 1
R2=750
Ciąg dalszyze strony 59.
3. Potrzebny jest filtr środkowo−
przepustowy o częstotliwości środ−
kowej 720Hz i jak największej
dobroci.
Wybieramy układ według ry−
sunku 4c. Dokładna wartość po−
jemności powinna wynosić:
C = 10nF / 0,72kHz = 13,88nF
Stosujemy równoległe połą−
czenie kondensatorów MKT
10nF+3,3nF o tolerancji 5% (z li−
terą J). Ponieważ filtr ma mieć du−
żą dobroć, a więc i wąskie pasmo,
aby zapewnić stabilność cieplną
i długoczasową stosujemy rezy−
story metalizowane 1−procentowe
o wartościach: R1=82,5kΩ ,
R3=332k
Rys. 9
Rysunek 7
pokazuje schemat i cha−
rakterystykę.
2. Potrzebny jest filtr górnoprzepu−
stowy o częstotliwości granicznej
1kHz.
Korzystamy z rysunku 3. Decy−
dujemy się na elementy „czerwone”.
Z tabeli 2 odczytujemy wartość po−
jemności równą 1nF.
Rysunek 8
po−
kazuje schemat i charakterystykę,
a model wykonany na płytce próbnej
pokazany jest na fotografii wstępnej.
3. Potrzebny jest filtr środkowoprze−
pustowy o częstotliwości środkowej
1kHz.
Korzystamy zrysunku 4. Decydu−
jemy się na jedną z podanych wersji.
Schematy icharakterystyki dla wszy−
stkich trzech wersji pokazane na ry−
sunkach 9a...9cdotyczą nominalnych
wartości elementów. Ze względu na
tolerancję warto dostroić oba stopnie
filtru korygując wartość R2A, R2B.
, a jako R2 szeregowe
połączenie rezystora 649
i heli−
trima 220Ω . Po próbach i dostro−
jeniu zamiast helitrima wlutujemy
rezystor stały.
Piotr Górecki
Rys. 8
50
Kwiecień 2002
Kwiecień 2002
Elektronika dla Wszystkich
[ Pobierz całość w formacie PDF ]