Szybkie metody projektowania filtrów aktywnych

Aby szybko rozpocząć projektowanie układów filtrów aktywnych należy znać:

• Wartości dostępnych źródeł zasilania: zasilanie plus/minus (symetryczne) czy tylko dodatnie (zasilanie pojedyncze)

• Wartości częstotliwości dla których filtr ma mieć charakterystykę przenoszenia i zaporową.

• Częstotliwość przejścia, punkt od którego filtr zaczyna pracować lub częstotliwość środkową względem której filtr jest symetryczny.

• Początkową wartość pojemności - począwszy od 100pF dla wysokich częstotliwości a skończywszy na 0.1uF dla częstotliwości niskich. Jeżeli z obliczeń wynika za duża bądź za mała wartość rezystancji należy wybrać nową wartość pojemności.

Typy filtrów

Rys.1. Filtr dolnoprzepustowy - przypadek 1

Rys.2.Filtr górnoprzepustowy - przypadek 2

Rys.3. “Wąski” filtr pasmowoprzepustowy - przypadek 3

Rys.4. “Szeroki” filtr pasmowoprzepustowy - przypadek 4

Rys.5. “Wąski” filtr pasmowozaporowy - przypadek 5

Rys.6. “Szeroki” filtr pasmowozaporowy - przypadek 6

Przypadek 1

Filtry dolnoprzepustowe

Rys .7. Filtr dolnoprzepustowy - zasilanie symetryczne

Rys. 8. Filtr dolnoprzepustowy - zasilanie pojedyńcze

Procedura projektowania:

1. Wybrać wartość C1

2. Obliczyć
   

3. Obliczyć wartość rezystancji
   , przyjąć najbliższą wartość z szeregu.

Dla przypadku zasilania pojedynczego

Obliczyć
. Wartość niekrytyczna.

Przypadek 2

Filtry górnoprzepustowe

Rys. 9. Filtr górnoprzepustowy - zasilanie symetryczne

Rys. 10. Filtr górnoprzepustowy - zasilanie pojedyncze

Procedura projektowania:

1. Wybrać wartość pojemności C1 i C2 , przyjmując, że C1=C2

2. Obliczyć wartość rezystancji
   , przyjąć najbliższą wartość z szeregu.

3. Obliczyć wartość rezystancji
   , przyjąć najbliższą wartość z szeregu.

Dla przypadku zasilania pojedynczego

Obliczyć
. Wartość niekrytyczna.

Przypadek 3

„Wąskie” filtry pasmowoprzepustowe

Poniższe układy wnoszą 10 krotne wzmocnienie (20dB) dla częstotliwości środkowej

Rys.11. “Wąski” filtr pasmowoprzepustowy - zasilanie symetryczne

Rys.12. “Wąski” filtr pasmowoprzepustowy - zasilanie pojedyńcze

Procedura projektowania:

1. Wybrać wartość pojemności C1 i C2 , przyjmując, że C1=C2

2. Obliczyć wartość rezystancji
   , przyjąć najbliższą wartość z szeregu.

3. Obliczyć

4. Obliczyć

Dla przypadku zasilania pojedynczego

Obliczyć
. Wartość niekrytyczna.

Przypadek 4

„Szerokie” filtry pasmowoprzepustowe

Początkowa i końcowa częstotliwość filtru tego typu powinny się różnić o co najmniej 5 razy.

Rys. 13 “Szeroki” filtr pasmowoprzepustowy - zasilanie symetryczne

Rys. 14. “Szeroki” filtr pasmowoprzepustowy - zasilanie pojedyncze

Procedura projektowania:

1. W celu zaprojektowania filtru górnoprzepustowego dla dolnej częstotliwości przepuszczanego pasma skorzystać z procedury dla przypadku 2

2. W celu zaprojektowania filtru dolnoprzepustowego dla górnej częstotliwości przepuszczanego pasma skorzystać z procedury dla przypadku 1

Dla przypadku zasilania pojedynczego

Obliczyć
. Wartość niekrytyczna.

Przypadek 5

„Wąskie” filtry pasmowozaporowe

Rys.15. “Wąski” filtr pasmowozaporowy - zasilanie symetryczne

Rys.16 “Wąski” filtr pasmowozaporowy - zasilanie pojedyncze

Procedura projektowania:

1. Wybrać wartość pojemności C1 i C2 , przyjmując, że C1=C2

2. Obliczyć wartość rezystancji
   , przyjąć najbliższą wartość z szeregu.

3. Obliczyć
   

Dla przypadku zasilania pojedynczego

Obliczyć
. Wartość niekrytyczna.

Przypadek 6

“Szerokie” filtry pasmowozaporowe

Początkowa i końcowa częstotliwość pasma zaporowego filtru tego typu powinny się różnić o co najmniej 50 razy.

Rys.16 “Szeroki” filtr pasmowozaporowy - zasilanie symetryczne

Rys.17 “Szeroki” filtr pasmowozaporowy - pojedyncze

Procedura projektowania:

1. W celu zaprojektowania filtru górnoprzepustowego dla górnej częstotliwości pasma zaporowego skorzystać z procedury dla przypadku 2

2. W celu zaprojektowania filtru dolnoprzepustowego dla dolnej częstotliwości pasma zaporowego skorzystać z procedury dla przypadku 1

Dla przypadku zasilania pojedynczego

Obliczyć
. Wartość niekrytyczna.

Dodatek

Szereg E-12 wartości rezystancji i pojemności

Szereg E-24 wartości rezystancji i pojemności

Szereg E-96 wartości rezystancji i pojemności

---