Analogowe układy całkujące

Układy całkujące w filtrach

Układy całkujące są stosowane zarówno w konstrukcjach z filtrem zmiennych stanu jak i filtrem bikwadratowym. Te powiązane typy filtrów wykorzystują podwójne układy całkujące, aby uzyskać odpowiedź filtra drugiego rzędu. Filtr zmiennych stanu jest tym bardziej interesujący, że pojedyncza konstrukcja daje jednocześnie odpowiedzi dolnoprzepustowe, górnoprzepustowe i pasmowe. Filtr wykorzystuje dwa układy całkujące i stopień sumująco-odejmujący, jak to ukazuje symulacja w programie TINA-TI (ilustracja 9). Wyświetlana jest odpowiedź dolnoprzepustowa filtra.

Ilustracja 9: filtr zmiennych stanu wykorzystuje dwa układy całkujące i stopień sumująco-odejmujący do wyprowadzania wyjść dolnoprzepustowych, górnoprzepustowych i pasmowych z tego samego układu. (Źródło ilustracji: Digi-Key Electronics)

O autorze

Arthur (Art) Pini jest autorem często pisującym dla Digi-Key Electronics. Posiada on stopień licencjata w dziedzinie elektrotechniki, który uzyskał w City College of New York oraz magistra inżyniera elektryka, nadany przez City University of New York. Ma na swoim koncie ponad 50 lat doświadczenia w elektrotechnice i pracował na kluczowych stanowiskach inżynieryjnych i marketingowych w firmach Teledyne LeCroy, Summation, Wavetek oraz Nicolet Scientific. Interesuje się technikami pomiarowymi i ma szerokie doświadczenia z oscyloskopami, analizatorami widma, generatorami przebiegów dowolnych (AWG), digitizerami oraz miernikami mocy.

Taka topologia filtrów ma tę zaletę, że wszystkie trzy parametry filtrów - wzmocnienie, częstotliwość graniczna i współczynnik dobroci Q - są niezależnie regulowane w procesie projektowania. W tym przykładzie wzmocnienie prądu stałego wynosi 1,9 (5,6dB), częstotliwość graniczna wynosi 1kHz, a Q wynosi 10.

Projekty filtrów wyższego rzędu są realizowane poprzez szeregowe łączenie wielu filtrów zmiennych stanu. Filtry te są zazwyczaj stosowane do antyaliasingu przed przetwornikiem analogowo-cyfrowym, gdzie oczekuje się wysokiej dynamiki i niskiego poziomu szumów.

Podsumowanie

Choć czasem wydaje się, że świat stał się całkowicie cyfrowy, omówione w tym artykule przykłady pokazują, że analogowy układ całkujący pozostaje niezwykle użytecznym i wszechstronnym elementem obwodów, służącym do przetwarzania sygnału, optymalizacji czujników, generowania sygnału i filtrowania.

Artykuł opublikowano dzięki uprzejmości firmy DigiKey

Autor: Art Pini