Низкодобротные ARC-фильтры на ОУ, Q<2

В разделе показана схемотехника низкодобротных ARC-фильтров на ОУ и алгоритмы расчета разных видов звеньев одной структуры. Не следует пугаться картинок с алгоритмами, они предназначены для ручных манипуляций с калькулятором. Но калькулятором нужно пользоваться умело. От этого напрямую зависит результат всей затеи - расчета и построения фильтра. Внутри блоков алгоритма приведены формулы, по которым выполняют практический рукопашный расчет.

Вначале показана классическая схема низкочастотного низкодобротного звена. Проектировщик выбирает значение частоты (полюса) и добротности (от 0 до 2). Например 50 Гц и три уровня добротности 0,1-1-2. Сам нуль конкретно - естественно не годится. Рассмотрим активный RC-фильтр низкой частоты.

Ниже показан алгоритм действий для телезрителя. Нужно зять в руки калькулятор и пройтись по формулам. Промежуточные результаты записывать себе на листок бумаги. Вначале надо задать величины емкостей. Это опорные данные. Поскольку звено НЧ, постольку ёмкости следует принять величиной побольше, например 0,5-0,02 мкФ. Тогда величины резисторов получатся в разумных пределах, т.е. килоомы. Вычисления будут проще, если емкости одинаковые. Но здесь это ухищрение не прокатит, поскольку одна ёмкость должна быть больше другой в 16 раз.

В нумерации справочника Мошица схема идет под номером 1. Алгоритм расчета параметров выглядит громоздким, но попробовать рассчитать схему стоит, обращая внимание на правильный выбор емкостей и расчет промежуточного параметра Р.

ПУЧ - произведение усиление-чувствительность игнорируют, коэффициент передачи в простоте можно принять равным 1. В результате расчета получают практические параметры элементов фильтра. Затем можно его спаять и испытать. Или смоделировать в Мультисиме например. Для проверки я использую собственное программное обеспечение, поэтому мне проще. Ниже показан пример картинки, того, что получилось в результате проектирования.

Активный RC-фильтр полосно-пропускающий (полосовой). Схема показана ниже.

В нумерации справочника Мошица схема имеет номер 2. Схема эта с резистивным входом. Поэтому регулятором служит резистор R4. Неудобство в том, что одновременно регулируется и частота и добротность. Это нукуда не годится.

Алгоритм расчета полосового фильтра показан далее. Берите калькулятор и вычисляйте параметры резисторов под заданное качество фильтра.

Результаты расчета можно показать ниже. Результаты расчета АЧХ и ФЧХ получают посредством симуляции в Мультисиме, например. Если наберусь терпения и будет время свободное, то просчитаю фильтр и выполню показательное моделирование. Дело в том, что проще всего считать схемы фильтров средней и высокой добротности. Там проще алгоритмы. Нет никаких ответвлений и циклов.

Активный RC-фильтр высокой частоты. Схема имеет номер 4 и показана ниже.

Алгоритм расчета показан далее. Берите калькулятор и вычисляйте параметры резисторов.

Алгоритм простой, линейный, вычисления не сложные.

Результат моделирования посредством симуляции можно показать ниже.  

Дополнительная версия полосового фильтра имеет емкостный вход. 

Алгоритм расчета показа далее.

Результаты расчет и моделирования можно получить самостоятельно. Важно иметь цель, - проектирование фильтра. Её достижение здесь описано по шагам.

Активный RC-фильтр полосно-заграждающий (фильтр-пробка). Схема показана ниже.

Алгоритм расчета показан далее. Берите калькулятор и вычисляйте.

Результаты расчета можно представить ниже. Покажу по наличию времени. 

Нужно заметить, что результаты расчета получить сравнительно не сложно. Проверить эти результаты посредством моделирования также легко. Поэтому важным здесь является другое. Телезрителю нужно точно знать, чего и сколько требуется получить. Т.е. какой ему нужен фильтр и с какими свойствами. Это первично, остальное чепуха.

                                                                                        Евгений Бортник, май 2015