19

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

E

E

E

E

ll

ll

e

e

e

e

k

k

k

k

tt

tt

o

o

o

o

rr

rr

w

w

w

w

E

E

E

E

d

d

d

d

W

W

W

W

Editorial items appearing on pages 19 − 20 are the copyright property of © Segment B. V. Beek, The Netherlands, 1998, which reserves all rights.

Ten filtr pomiarowy opiera się na wcześniej−
szym opracowanu Elektora − filtrze Butter−
wortha 5. rzędu z tylko jednym wzmacnia−
czem operacyjnym. Filtr 20. rzędu jest tu zre−
alizowany przez połączenie czterech takich
stopni. W punktach TP1, TP2, TP3 są dostęp−
ne wyjścia kolejnych filtrów. Funkcja przeno−
szenia takiego filtru różni się wprawdzie od
funkcji przenoszenia klasycznego filtru But−
terwortha 20. rzędu, jednak wymagana stro−
mość zboczy filtru została osiągnięta. Wyma−
gane pasmo przenoszenia zostało osiągnięte
przez korekcję (przesunięcie w górę) częstotli−
wości granicznych poszczególnych ogniw. Na
drodze rachunkowej wyznaczono −3−decybe−
lowe pasmo całego filtru na 22kHz. Aby to
osiągnąć, pasmo poszczególnych sekcji musi
wynosić 26kHz. Pomiary zbudowanego mo−
delu wykazały, iż pasmo przenoszenia wynosi
20,9kHz, co jest związane głównie z toleran−
cją użytych elementów. Już to pokazuje wyra−
źnie, że tolerancje elementów biernych po−
winny leżeć poniżej 0,1%. W każdej z czte−
rech sekcji filtru krytyczne są tolerancje 12
elementów biernych, przy czym połączenie
równoległe rezystorów traktowane jest jako
jeden element.
Parametry obliczone przy użyciu wyższej ma−
tematyki niezmiernie rzadko dają się zrealizo−
wać w praktyce. Od−
chyłki polegające na
przykład na obniżeniu
częstotliwości

gra−

nicznej są praktycznie
nie do uniknięcia.
Obliczenia filtru, jeśli
chodzi o kondensato−
ry, przeprowadzono
dla dokładnych war−
tości

nominalnych

z szeregu E−12. Dało
to nietypowe warto−
ści rezystancji, uzy−
skane przez równole−
głe łączenie dwóch 1−
procentowych rezy−
storów z szeregu E−

96. Wartości rezy−
storów podane są
w poniższej tabeli.
Jeszcze

bardziej

o d p o w i e d z i a l n ą
sprawą jest dobór
wzmacniacza ope−
racyjnego.

Ze

względu na dość
szerokie

pasmo

i małe zniekształce−
nia musi on speł−
niać wysokie wymagania dotyczące szybko−
ści oraz wartości prądu wyjściowego. Duży
prąd wyjściowy jest niezbędny, ponieważ
układ filtru jest kompromisem między szuma−
mi wynikającymi z wartości impedancji ob−
wodów RC i obciążeniem, jakie stanowi na−
stępny stopień. W praktyce wymagania takie
może spełnić tylko wzmacniacz operacyjny
przeznaczony do układów wideo. Zastosowa−
ny wzmacniacz AD828AV firmy Analog De−
vices spełnia te wymagania, choć kwestia ma−
łych zniekształceń jest otwarta. Jeszcze lep−
szym rozwiązaniem byłby specjalnie do tego
celu zaprojektowany wzmacniacz zbudowany
z elementów dyskretnych, który miałby je−
szcze większe prądy wyjściowe i pozwalałby
obniżyć znacząco impedancję obwodów RC.

Pierwotny układ został opracowany do pomia−
rów właściwości kodeków. Sygnały uzyskane
z kodeka zazwyczaj są obcinane przez ostre fil−
try, by pozostawić tylko sygnały audio. Pozosta−
łe składowe, głównie pozostałości po próbko−
waniu i mieszaniu są zazwyczaj w cyfrowych
kodekach tłumione co najmniej o 50...70dB.
Filtr 5 rzędu pozwala zrealizować takie zada−
nie tylko wtedy, jeśli wzmocnienie wynosi
minimum 2. Aby całkowite wzmocnienie
czterech filtrów nie było za duże, w dwóch
ostatnich zostały dodane obwody tłumiące.
Jako górną granicę przyjęto 2Vsk. Za tłumie−
nie jest odpowiedzialna pierwsza kombinacja
rezystorów. To znaczy, że impedancja rów−
noległego połączenia R23/R24/R33 musi
być równa impedancji połączenia R1/R2.

Rezystory

(wzmocnienie=2)

równoległe

wartość

wyliczona

R1,R12
R2,R13

4,64k

422k

4,5895k

4,58974k

R3,R14,R25,R36
R4,R15,R26,R37

5,49k

357k

5,4069k

5,40684k

R5,R16,R27,R38
R6,R17,R28,R39

4,64k

412k

4,5883k

4,58787k

R7,R18,R29,R40
R8,R19,R30,R41

4,42k

5,62M

4,42k

4,41649k

R9,R20,R31,R42
R10,R21,R32,R43

4,99k

374k

4,9243k

4,92361k

R11,R22

nie montować

ewentualnie

R7,R18,R29,R40
R8,R19,R30,R41

4,53k

178k

4,4176k

4,41649k

Dodatkowo dla
tłumienia 6dB

R23,R34

9,53k

R24,R35

340k

R33,R44

9,09k

4,5896k

4,58974k

Filtr pomiarowy
20. rzędu

Na płytce przewidziano takie tłumiki we wszyst−
kich stopniach, normalnie nie montuje się jednak
R11 i R22. Jeśli rezystory R7, R18, R29 i R40 zo−
staną indywidualnie dobrane, by miały dokładnie
podaną wartość, nie trzeba stosować zaznaczo−
nych na schemacie rezystorów równoległych.
I ostatnia wskazówka: źródło sygnału musi być
sprzężone stałoprądowo, a poprzedzający stopień
powinien zawierać wysokiej jakości wzmacniacz
operacyjny przeznaczony do zastosowań audio.

Ton Giesberts

20

Elektor w EdW

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Ważniejsze właściwości:
Napięcie zasilania

±17,5V

Pasmo przenoszenia (−3dB)

20,9kHz

Tłumienie (40kHz 2Vsk)

78dB

Zniekształcenia (THD+N, 1kHz, 1Vsk) 0,005%
Zniekształcenia (THD+N, 1kHz, 2Vsk) 0,009%
Wzmocnienie (RL=10k )

7,75

Impedancja wyjściowa

75

Wykaz elementów

Rezystory

R

R11,,R

R55,,R

R1122,,R

R1166,,R

R2277,,R

R3388 ..44,,6644kk

Ω

Ω 11%

%

R

R22,,R

R1133 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..442222kk

Ω

Ω 11%

%

R

R33,,R

R1144,,R

R2255,,R

R3366 .. .. .. .. .. .. ..55,,4499kk

Ω

Ω 11%

%

R

R44,,R

R1155,,R

R2266,,R

R3377 .. .. .. .. .. .. .. ..335577kk

Ω

Ω 11%

%

R

R66,,R

R1177,,R

R2288,,R

R3399 .. .. .. .. .. .. .. ..441122kk

Ω

Ω 11%

%

R

R77,,R

R1188,,R

R2299,,R

R4400 .. .. .. .. .. .. ..44,,4422kk

Ω

Ω 11%

%

R

R88,,R

R1111,,R

R1199,,R

R2222,,R

R3300,,R

R4411 ppaattrrzz tteekksstt

R

R99,,R

R2200,,R

R3311,,R

R4422 .. .. .. .. .. .. ..44,,9999kk

Ω

Ω 11%

%

R

R1100,,R

R2211,,R

R3322,,R

R4433 .. .. .. .. .. .. ..337744kk

Ω

Ω 11%

%

R

R2233,,R

R3344 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..99,,5533kk

Ω

Ω 11%

%

R

R2244,,R

R3355 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..334400kk

Ω

Ω 11%

%

R

R3333,,R

R4444 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..99,,0099kk

Ω

Ω 11%

%

R

R4455 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..7755

Ω

Ω 11%

%

R

R4466......R

R5544 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,0000kk

Ω

Ω 11%

%

Kondensatory

P

Poolliissttyyrreennoow

wee lluubb ppoolliipprrooppyylleennoow

wee

EEM

MZZ

C

C11,,C

C66,,C

C1111,,C

C1166 .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,77nnFF 11%

%

C

C22,,C

C77,,C

C1122,,C

C1177 .. .. .. .. .. .. .. .. ..11,,55nnFF 11%

%

C

C33,,C

C88,,C

C1133,,C

C1188 .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22nnFF 11%

%

C

C44,,C

C99,,C

C1144,,C

C1199 .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11nnFF 11%

%

C

C55,,C

C1100,,C

C1155,,C

C2200 .. .. .. .. .. .. .. ..339900ppFF 11%

%

Kondensatory inne

C

C2211,,C

C2222 110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

C

C2233,,C

C2244 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100m

mFF 4400V

V

Półprzewodniki

IIC

C11,,IIC

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

AD

D882288A

AN

N

Inne

K

K11,,K

K22 .. .. .. .. .. ..ggnniiaazzddaa B

BN

NC

C lluubb cciinncchh

Ω

Ω