В електроніці широке застосування знаходять пристрої частот-ної селекції сигналів, пропускають сигнали в заданій смузі частот. У деяких випадках використовуються пристрої, не про-пускають сигнали в заданій смузі частот, що отримали назву режекторних. Тут розглядаються питання практичної реалізації активних фільтрів на перспективної елементної бази - інтегральних мікросхемах. Інтегральні схеми, спеці-ально розроблені для побудови пристроїв частотної селекції фільтрів, мають в позначенні букви СС.
Перспективними базовими вузлами для побудови фільтрів є операційні підсилювачі. Фільтри, що поєднують викорис-тання jRC-ланцюгів і підсилюючих приладів, отримали назву активних. Узагальнена макромодель фільтра має вигляд відповідно до малюнком 2.27. Вид АЧХ визначає частотно-селективна ланцюг, масштаб характеристики (коефіцієнт передачі в заданій смузі частот) забезпечує підсилювач з ООС. У деяких фільтрах вдається поєднати частотно-селективну ланцюг з ланцюгом ООС. Іншими словами, використовувати для реалізації фільтра частотно-залежну ООС.
Малюнок 2.27- Узагальнена модель активного фільтра
Можливості реалізації фільтрів на інтегральних схемах зручно ілюструвати на прикладах використання ОУ. Дані про базові функціональних вузлах фільтрів на основі ОУ і вид їх АЧХ зведені в таблиці 2.2.
У розглянутих фільтрах використовуються такі гідності ОУ, як високий вхідний і низький вихідний опору. Це являє розробнику широкі можливості у виборі елементів, що визначають вид АЧХ, наприклад в активних RC-фільтрах використовувати дешеві високоомні резистори, дешеві і високостабільні конденсатори малої ємності.
Іншими достоїнствами ОУ, використовуваними в фільтрах, є два входи і можливість використання ООС і ПОС. Як видно з таблиці 2.2, ООС використовується у всіх базових функціональних вузлах фільтра. Вона забезпечує стабільність режиму роботи ОУ і дуже низький вихідний опір кожного фільтра. Позитивний зворотний зв'язок використовується для підвищення добротності фільтру. Так, в вузькополосному LC-фільтрі використання ПОС еквівалентно внесенню в контур негативного опору втрат. Таким чином, появля-ється можливість збільшення добротності контуру вище зна-ний, що визначаються конструктивними особливостями контуру. Глибина ПОС регулюється потенціометром R3 і обмежується резистором R2. щоб не сталося самозбудження пристрої.
Схема базового вузла
Активні фільтри нижніх і верхніх частот використовують по два RС-ланки, і тому ставляться до фільтрів другого порядку. Робоча смуга обмежується частотою зрізу, на якій коефіцієнт передачі зменшується на 3 дБ. Для підвищення загасання поза робочої смуги частот використовують послідовник-ве з'єднання однотипних базових вузлів. Для побудови смугових фільтрів використовують послідовне з'єднання різнотипних базових вузлів.
Вузькосмуговий LC-фільтр, по суті, різновид-ність инвертирующего масштабного підсилювача з частотно-зависи-мій ООС. При відсутності ПОС (R3 = 0) на частоті резонансу контур являє собою високоомне активний опір і коефіцієнт передачі фільтра може бути розрахований за формулою:
При введенні ПОС збільшується значення Кі0 і звужується смуга пропускання фільтра: 2Df = Кі0 / Q.
Уникнути застосування індуктивності в вузькополосному фільтрі (що особливо бажано в низькочастотних пристроях) дозволяє використання подвійного Т-образного моста. При точному підборі однойменних елементів моста в співвідношеннях, зазначених на схемі вузла з RC-фільтром в таблліце 2.2, ослаблення, яке забезпечується мостом на частоті квазірезонатора fc = 1 / (2pRC), прямує до нескінченності, а фазовий зсув вихідного напруги-ня по відношенню до вхідного прагне до нуля. Следова-кові, за основними властивостями подвійний Т-подібний міст нагадує паралельний коливальний контур. Добротність такої частотно-селективного ланцюга можна зменшити, підключивши до неї резистор R. Вибором опираючись-ня ri можна домогтися необхідної смуги пропускання фільтра. Зазначені властивості подвійного Т-образного моста використовуються в режекторного фільтра (див. Таблицю 2.2). На частоті режекции міст являє собою дуже великий опір, і, таким чи-тельно, фільтр ефективно послаблює цю частоту. Операційний підсилювач виконує тут функцію високоякісного буфер-ного підсилювача, що сприяє отриманню високої доброти фільтра. У фільтрі використовується 100% ООС по напряже-нию. Тому максимальний коефіцієнт передачі поза смуги режекции не перевищує одиниці. Глибока ООС забезпечує високу стабільність режиму роботи фільтра.