Sekcje podstawowe

W omawianym tu filtrze trudne do wykonania

cewki o du¿ej dobroci i stabilnoœci cieplnej zo-

sta³y zast¹pione w ka¿dej jego sekcji dwoma

wzmacniaczami operacyjnymi wraz z elemen-

tami RC. Jedna sekcja podstawowa (rys. 3)

zwana sekcj¹ Fliege [3] sk³ada siê z rezysto-

ra R

Q

, kondensatora C oraz wzmacniaczy

operacyjnych, które wraz z piêcioma elemen-

tami zewnêtrznymi RC symuluj¹ dzia³anie

cewki o indukcyjnoœci L = CR

2

. Charakterysty-

ka amplitudowa sekcji jest zbli¿ona do charak-

terystyki idealnego, równoleg³ego obwodu re-

zonansowego LC t³umionego rezystancj¹ R

Q

.

Wzmocnienie maksymalne sekcji K

0

na czê-

stotliwoœci f

0

jest równe 2. Czêstotliwoœæ f

0

nazywa siê czêstotliwoœci¹ œrodkow¹ sekcji

i zale¿y od iloczynu RC:

O szerokoœci wierzcho³ka chara-

kterystyki sekcji decyduje para-

metr Q zwany dobroci¹ sekcji, po-

niewa¿ pasmo 3-decybelowe

∆

f =

f

0

/Q. Dobroæ Q sekcji mo¿na regu-

lowaæ wartoœci¹ rezystora R

Q

:

W filtrze œrodkowoprzepustowym

o parzystej liczbie sekcji ³¹czy siê

Q

R

R

Q

=

f

RC

0

1

2

=

π

je w kolejnoœci rosn¹cych wartoœci dobroci,

a kolejne pary sekcji maj¹ równe dobroci: Q

1

= Q

2

, Q

3

= Q

4

itd. Czêstotliwoœci œrodkowe

ka¿dej takiej pary po³o¿one s¹ symetrycznie po

obu stronach œrodka pasma przepustowego,

tak ¿e ich œrednia geometryczna jest jednako-

wa:

√

f

01

f

02

=

√

f

03

f

04

, itd.

Realizacja i strojenie

Cztery sekcje podstawowe uk³adu z rys. 1 zre-

alizowano stosuj¹c dwa poczwórne wzmac-

niacze operacyjne LM324, kondensatory typu

r

TECHNIKA

RTV

24

Opisano czterosekcyjny

aktywny filtr

o charakterystyce

Czebyszewa

i zafalowaniu 0,1 dB

w pasmie przepustowym

400

÷÷

600 Hz. Filtr jest

stopniem koñcowym

wzmacniacza m.cz.

odbiornika

krótkofalarskiego,

przeznaczonego

do odbioru telegrafii [1].

Schemat blokowy

Filtr œrodkowoprzepustowy zastosowany w jed-

nym z ostatnich stopni odbiornika krótkofalar-

skiego ma dwojakie zadanie: ogranicza na

wyjœciu odbiornika poziom szumu wprowadza-

ny przez stopnie wejœciowe i u³atwia odbiór, gdy

inni nadawcy pracuj¹ na czêstotliwoœci bliskiej

czêstotliwoœci interesuj¹cej nas stacji. Opisy

dwusekcyjnych aktywnych filtrów œrodkowo-

przepustowych stosowanych w urz¹dzeniach

krótkofalarskich publikowane by³y w ReAV nie-

jednokrotnie [2], natomiast brak w popularnej

krajowej literaturze elektronicznej opisów wie-

losekcyjnych filtrów œrodkowoprzepustowych

m.cz. Filtr, którego schemat blokowy przed-

stawiono na rys. 1, ma niemal p³ask¹ charak-

terystykê amplitudow¹ w pasmie przepusto-

wym, uzyskan¹ dziêki na³o¿eniu na siebie cha-

rakterystyk czterech niezale¿nych sekcji po-

³¹czonych w kaskadê. Ka¿da z tych sekcji pe³-

ni funkcjê równoleg³ego obwodu LC o odpowie-

dniej czêstotliwoœci rezonansowej f

0

i szeroko-

œci pasma 3-decybelowego

∆

f. Charakterysty-

ki amplitudowe K(f) = U

WY

/U

WE

poszczegól-

nych sekcji, przedstawione na rys. 2, nie ulega-

j¹ zmianie po po³¹czeniu ich w szereg, a efekt

wzajemnego na³o¿enia przedstawiono tak¿e na

rys. 2. T³umienie wprowadzane przez filtr w pa-

smie przepustowym wynosi 6 dB i szybko ro-

œnie w miarê oddalania siê od brzegów tego pa-

sma, wynosz¹c ponad 100 dB dla czêstotliwo-

œci 50 Hz oraz oko³o 50 dB dla czêstotliwoœci

1 kHz. Na wejœciu filtru umieszczono potencjo-

metr regulacji g³oœnoœci i stopieñ separuj¹cy.

Wzmacniacz koñcowy z uk³adem 741 mo¿e

wysterowaæ s³uchawki niskoomowe przy am-

plitudach nie wiêkszych ni¿ 1 V.

ŒRODKOWOPRZEPUSTOWY

FILTR AKTYWNY

SEKCJA 1 SEKCJA 2 SEKCJA 3 SEKCJA 4

f

0

[Hz]

445,2

539,0 390,2

615,0

Q

3,86

3,86 9,51

9,51

C [nF]

14,90

14,76 15,11

10,78

R [k

Ω

]

24,00

20,00 27,00

24,00

R

Q

[k

Ω

]

92,64

77,20 256,8

228,8

Parametry sekcji i przyk³adowe wartoœci elementów filtru

œrodkowoprzepustowego 400

÷÷

600 Hz

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 4/2001

Rys. 1. Schemat blokowy czterosekcyjnego filtru œrodkowoprzepustowego 400

÷÷

600 Hz

Rys. 3. Uk³ad sekcji podstawowej

SEPARATOR SEKCJA 1 SEKCJA 2 SEKCJA 3 SEKCJA 4 WZMACNIACZ

KOÑCOWY

Rys. 2.

Charakterystyki

amplitudowe

poszczególnych sekcji

filtru i wypadkowa

charakterystyka

ich po³¹czenia

szeregowego

25

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 4/2001

KSF o wartoœciach znamionowych 15 nF i 11

nF oraz precyzyjne, stabilne termicznie rezysto-

ry metalizowane. Wartoœci pojemnoœci C i re-

zystancji R podane w tablicy wybrano tak, by

otrzymaæ odpowiednie dla ka¿dej sekcji, zgod-

ne z równaniem (1), wartoœci iloczynów RC.

Pary kondensatorów KSF i czwórki rezystorów

R nale¿y dobraæ pos³uguj¹c siê multimetrem

cyfrowym lub mostkiem RLC. Rozrzut ich war-

toœci nie powinien przekraczaæ 0,1%. Jako

R

Q

najwygodniej jest zastosowaæ po dwa re-

zystory po³¹czone szeregowo.

Dla kontroli dzia³ania poszczególnych sekcji fil-

tru nale¿y zmierzyæ czêstotliwoœæ œrodkow¹ f

0

ka¿dej z nich, okreœlaj¹c za pomoc¹ genera-

tora sinusoidalnego i oscyloskopu czêstotli-

woœæ maksymalnego wzmocnienia. Mo¿na

tak¿e zmierzyæ czêstotliwoœci 3-decybelowe-

go spadku wzmocnienia f

d

i f

g

. Œrednia geo-

metryczana tych czêstotliwoœci jest równa czê-

stotliwoœci œrodkowej:

√

f

d

f

g

= f

0

. Korektê f

0

mo¿na przeprowadziæ, dolutowuj¹c równolegle

do obu kondensatorów pojemnoœci dodatko-

we. Najstaranniej nale¿y zestroiæ sekcje o naj-

wy¿szej dobroci.

Rysunek 4 przedstawia wierzcho³ek zmierzo-

nej (punkty pomiarowe) oraz obliczonej (linia

ci¹g³a) charakterystyki amplitudowej filtru po-

³¹czonego ze wzmacniaczem koñcowym. Nie-

równomiernoœæ wzmocnienia w pasmie prze-

pustowym filtru wynosi zgodnie z projektem

oko³o 1% _ na tyle ma³o, ¿e nie wywo³uje za-

uwa¿a³nych efektów akustycznych. Wa¿nym

etapem projektowania filtru jest przeœledze-

nie wra¿liwoœci parametrów filtru na rozrzut

wartoœci elementów biernych oraz na zmiany

ich temperatury i efekty starzenia. Zmiana

wartoœci jednego rezystora lub kondensatora

sekcji 3 lub 4 naszego filtru o 0,1% modyfiku-

je wartoœæ wzmocnienia ca³ego filtru o oko³o

0,5% na czêstotliwoœci œrodkowej jednej z tych

sekcji. W najbardziej niekorzystnej sytuacji

0,1% rozrzut wartoœci szeœciu elementów RC

jednej sekcji mo¿e doprowadziæ do 3% zmia-

ny wzmocnienia w pobli¿u jednego z brze-

gów pasma przepustowego filtru. Bardziej

prawdopodobne jest jednak czêœciowe kom-

pensowanie siê b³êdów doboru wartoœci ele-

mentów RC i dlatego zaznaczone na rys. 4 gra-

nice w jakich znajduje siê charakterystyka fil-

tru z elementami dobranymi z dok³adnoœci¹

0,1% s¹ nieco wê¿sze. Zainteresowanych pro-

jektowaniem wielosekcyjnych aktywnych fil-

trów œrodkowoprzepustowych odsy³am do mo-

nografii, której autorami s¹ Miklós Herpy

i Jean-Claude Berka [4].

n

Pawe³ Turkowski SP8GYD

L I T E R A T U R A
[1] Turkowski P.: Tor m.cz. odbiornika homodynowego,
ReAV nr 3/1997 str. 22-24
[2] Kaniut G.P.: Detektory i wzmacniacz m.cz. odbiorni-
ka radiokomunikacyjnego, ReAV nr 2/1993, str. 12

÷

14

[3] Fliege N.: A New Class of Second-Order RC-Active
Filters with Two Operational Amplifiers, Nachrichten-
technische Zeitschrift, 26 (1973) str. 279

÷

282

[4] Herpy M., Berka J.-C.: Active RC Filter Design, Aka-
demiai Kiadó, Budapest 1986

Rys. 4. Wyznaczona teoretycznie

i doœwiadczalnie charakterystyka

amplitudowa filtru w pasmie

przepustowym oraz granice jej

deformacji, wynikaj¹ce z 0,1%

tolerancji doboru elementów RC

r

OD i DO CZY

TELNIKÓW

U

k³ad zap³onowy, który opubliko-

wa³em w ReAV nr 5/1999

(”Usprawnienie uk³adu zap³ono-

wego stykowo-tranzystorowego”,

str. 38) nosi podtytu³ ”Usprawniæ mo¿na na-

wet to, co jest ju¿ usprawnione”. I rzeczywi-

œcie. Uk³ad da³ siê usprawniæ jeszcze bar-

dziej przez dodanie kondensatora C2, rezy-

stora R3 i diody D3. Elementy te zwiêksza-

j¹ opóŸnienie wyst¹pienia pierwszej iskry po

w³¹czeniu rozrusznika, i to okaza³o siê ko-

rzystne podczas uruchamiania silnika ze

s³abego (zu¿ytego) akumulatora. W porów-

naniu z wersj¹ pierwotn¹ mo¿na trochê

zmniejszyæ pojemnoœæ kondensatora C1.

Przy okazji parê uwag o u¿ytkowaniu stro-

boskopu diodowego, opisanego na s¹sie-

dniej stronie w cytowanym numerze

ReAV. Ustawianie zap³onu przy pracuj¹-

cym silniku z pewnoœci¹ nie nale¿y do czyn-

noœci bezpiecznych. Jeœli odbywa siê w nie-

dostatecznie wentylowanym gara¿u, po-

wstaje ponadto ryzyko zatrucia spalinami.

Jest jednak bardzo prosty (i chyba dlatego

nie odkryty) sposób na poprawê widoczno-

œci znaków s³u¿¹cych do ustawiania zap³o-

nu. W miejscach odpowiadaj¹cych po³o¿e-

niu k¹towemu znaków (najlepiej tych po³o-

¿onych najbli¿ej siebie) nale¿y namalowaæ

bia³¹ kropkê lub przykleiæ w¹ski pasek folii

AI. Ma to jeszcze jedn¹ zaletê: pozwala

sprawdziæ prawid³owoœæ dzia³ania regulato-

rów k¹ta wyprzedzenia zap³onu (np. od-

œrodkowego). W tym celu jeden ze znaków

_ np. nieruchomy na pokrywie rozrz¹du lub

ruchomy na kole pasowym _ nale¿y przy-

kleiæ w miejscu odpowiadaj¹cym k¹towemu

przyspieszeniu zap³onu przez regulator, po

czym, korzystaj¹c z obrotomierza, ustawiæ

obroty silnika przy których regulator wprowa-

dza najwiêksze przyspieszenie zap³onu.

Po³o¿enie oœwietlonych przez LED znaków

powinno siê pokrywaæ.

Jacek Warda

n

n

MODYFIKACJA UK£ADU ZAP£ONOWEGO

Kolejne usprawnienie stykowo-tranzystorowego

uk³adu zap³onowego