Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 [ 124 ] 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

вать либо в виде гибридных ИС о использованием кристаллов резисторов и конденсаторов, либо использовать ОУ на основе полупроводниковой ИС вместе с дискретными резисторами и кои-денсаторами.

Фильтры с переключаемыми конденсаторами являются одним из перспективных вариантов реализации обычных активных RC-фильтров. Необходимые для этого резисторы с большим сопротивлением легко имитируются схемой, состоящей из конденсатора небольшой емкости (~1 до 10 пФ) и ключевых МОП-транзисторов. Обеспечиваемое этой схемой сопротивление таково, чго емкости конденсаторов, входящих в фильтр, достаточно малы, так чго конденсаторы можно ввести в состав кристалла полупроводниковой ИС В результате этого вся схема активного фильтра может быть реализована в виде одной полупроводниковой ИС

Рассмотрим схемы на рис 5 55 Двухфазная синхронизация подразумевает наличие взаимодополняющих, но неперекрывающихся временных импульсов ф1 и cfj Предполагается, что частота синхронизации больше частоты сигната

Сначала рассмотрим схему на рис 5 55, а Когда имеет высокий уровень, а ф2 - низкий, конденсатор Ci зарялсается до напряжения - При этом заряд, до которого заряжается конденсатор, а следовательно, и заряд, протекающий через схему, равен Qi = Ci (v - v) При низком уровне Ф; и высоком qa происходит разряд Cj до нуля Ток через конденсатор, ii, равен скорости, с которой заряд проходит в схеме через Cj, и, следовательно, задается формулой

h = Qi/Tc = Cl (v - Vi)/T = /,Ci (tl - V2) = (V, - v,)/R,, (5.123)

где Тс - период синхронизации, = 1/7, -частота синхро низации, а Rq - эквивалентное сопротивление, определяемое выражением R = Т,/С, = 1 сС,.

Последний результат показывает, что большое сопротивление можно получить при использовании небольнюй емкости ИС и подходящей частоты синхронизации Например, эквивалентное сопротивление 1.0 МОм достигается при МОП-емкости 10 пФ и частоте синхронизации 100 кГц

Другая очень похожая схема показана на рис 5 55, б. Когда ф имеет высокий уровень, конденсатор Cj заряжается до напряжения соответствует заряду (?, = CVi. При низком уровне ф1 и высоком уровне фа конденсатор перезаряжается до Заряд, протекающий с выхода схемы в конденсатор d, равен Qi = Ci {V2 -

"\) Протекающий ток г, равен усредненному по времени изменению заряда и определяется выражением

<1 = -Q,/7 = -С, (Vi - V2)/Tc ==

= - /ct 1 , - = - (Ui - У2) ?е<,. (5.124)



В двух рассмотренных выше схемах конденсатор включен последовательно На рис. 5.55, в показана параллельная коммутационно-емкостная схема Эта схема может быть рассмотрена как частный случай схемы на рис. 5 55, а при - 0. Здесь кон-

V,„o


Рис. 5.56. Фильтры нижних частот с переключаемыми конденсаторами.

денсатор Q заряжается до = CyV при высоком уровне ф1. Затем, когда уровень становится низким, а щ высоким, Q разряжается до нуля через транзистор, соответствующий Ф. Следователоно, для тока j, можно записать выражение

W = Qi/T-e = Ciui/r„ = feCitl = VilR,, (5.125)

где = l eCi

Различные типы схем активных фильтров (ФНЧ, ФВЧ, полосовые, режекторные) могут быть реализованы на схеме о переключаемыми конденсаторами, заменяющими резисторы, так что получаемая схема фильтра становится полностью емкостной Различ-



ные постоянные времени, которые определяют характеристики фильтра, можно найти по формуле

т = = (QCi) e. (5.126)

Эта формула показывает, чго постоянные времени фильтра очень просто и с достаточной степенью точности можно изменять, регулируя частоту синхронизации, что позволяет создавать программируемые и следящие фильтры. Характеристики фильтра могут регулироваться в достаточно широких пределах под управлением частоты синхронизации.

Для МОП-конденсаторов небольшой площади с емкостью 1 пФ и менее точность отношения емкостей может быть выдержана в пределах от 1 до 2 %, а для МОП конденсаторов большей площади с емкостью около 15 пФ и больше точность этого отношения около 0,1 % В результате возможности получения отношения емкостей с такой точностью, а также при точном управлении частотой синхронизации возможна достаточно точная регулировка характеристик фильтра.

Простейшим примером активного фильтра с переключаемыми конденсаторами является фильтр нижних частот на рис, 5.56. Передаточная функция этого фильтра имеет вид Vo Rf/Ri Rf/Ri

т (f) = JL2

" V, - \ + iwRfCF 1 +/( М

(5.127)

где Rp = l/f,Ci, Rl = l ,Ci, a = U{2RpCp) =/,Сг/(2яСг). Тогда передаточную функцию можно переписать в виде

Г (/) = (Q/CO/n 4-/( (/JJ (5.128)

Отсюда следует, что характеристики фильтра являются функцией только отношения емкостей и частоты синхронизации.

ЗАДАЧИ

Если специально не оговорено, то ОУ предполагаются идеальными, с бесконечным коэффиниентом усиления.

6.1. Вычитающий усилитель. С помощью рис. 35,1 покажите, что Ио == = (RHRa) (Vb - Va)

-vwv-

-Шт-


-ov„

Pbc 35.1.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 [ 124 ] 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193