Filtre trece tot (FTT)

Filtre trece tot (FTT)

* modulul amplificarii de tensiune este constant, indiferent de frecventa; * defazajul intre iesire si intrare, dependent de frecventa constituie marimea de iesire a circuitului.

* utilizare:

- intarzierea constanta a semnalului de la intrare, independenta de frecventa, intr-un domeniu bine precizat de frecvente;

- variatia liniara (aproape) a fazei cu frecventa (de asemenea, intr-un domeniu precizat al frecventelor);

- dependenta impusa a fazei in functie de frecventa, in circuite numite si circuite corectoare de faza, intalnite, mai des, in circuitele de transmitere a datelor prin linii telefonice.

FTT cu functie de transfer de ordinul 1

* functia de transfer a unui FTT cu un singur pol:

;

- amplificarea de tensiune in toata gama de frecvente;

- : pulsatia (frecventa) la care defazajul intre iesire si intrare este de 90^o .

* reprezentarea grafica a modulului si fazei amplificarii de tensiune corespunzatoare functiei de transfer;

* FTT cu un singur pol realizat cu un AO.

* functia de transfer:

* daca :

- defazajul intre iesire si intrare va fi:

- modulul amplificarii de tensiune este .

Observatie:

- pentru defazaj intre 0^o si 180^o, se poate folosi circuitul din figura;

- pentru defazaj intre 180^o si 0^o se schimba pozitiile elementelor si

FTT cu functie de transfer de ordinul 2

* functia de transfer a unui FTT cu doi poli: - : amplificarea (in modul) la frecventele din afara benzii de rejectie a filtrului

- : frecventa caracteristica a filtrului.

* moodulul functiei de transfer si defazajul dintre iesire si intrare sunt reprezentate in figura:

exemplu de schema pentru aceasta functie de transfer:

* functia de transfer a circuitului este identica cu functia de transfer a FRB cu aceeasi structura:

* FTT → ,

- daca, rezulta: .

Filtre cu variabile de stare (FVS).

* asigura simultan iesiri pentru mai multe tipuri de filtrare, adica FTJ, FTB si/sau FTS.

* tensiunile de la iesirile celor trei AO sunt notate cu , , corespunzatoare functiilor de transfer realizate.

Proiect: Test ALCHINE - chimie Proiect: Compozitia chimica a acizilor nucleici - nucleotid

* primul AO este comandat atat pe intrarea inversoare cat si pe intrarea neinversoare iar celelalte doua AO sunt conectate ca integratoare:

. * se realizeaza functiile de transfer ale celor trei tipuri de filtre cu acelasi circuit;

- parametrii care caracterizeaza filtrele, frecventa caracteristica, amplificarea in banda de trecere si factorul de calitate sunt aceeasi pentru cele trei filtre;

- poate avea influenta banda de trecere finita a AO.

* o varianta simplificata in care la iesiri se obtin functii de transfer corespunzatoare FTJ si FTB:

;

.

* tensiunile la cele doua iesiri: sub forma:

; .

* parametrii celor doua filtre:

.

* FRB cu aceeasi structura: schema generala cu si ,

Filtre cu parametri controlati

* Controlul electronic al parametrilor: frecventa caracteristica a filtrului; factorul de calitate (coeficientul de amortizare); amplificarea in banda de trecere.

* modalitati:

- digital, cu cod binar aplicat unui convertor D/A cu care se modifica constantele circuitului;

- printr-o tensiune analogica respectiv printr-un multiplicator analogic folosind un tranzistor cu efect de camp ca rezistenta controlabila prin tensiune;

- modulare prin frecventa sau factor de umplere a unor impulsuri folosind tehnica comutarii capacitatilor.

* varianta cea mai potrivita este aceea cu variabile de stare in care controlul se face prin modificarea electronica a constantelor de timp ale integratoarelor deoarece au iesiri diferite pentru mai multe tipuri de functii de transfer si pentru ca frecventa caracteristica si factorul de calitate pot fi reglati independent.

* schema de principiu este cu doua integratoare controlate si un circuit sumator realizat cu primul AO:

* tensiunile de la iesirile celor trei AO:

; ; ,

* se deduc functiile de transfer pentru cele trei filtre:

* parametrii filtrelor:

- pentru toate cele trei filtre:

. * cum se modifica parametrii:

- daca se modifica si se modifica dar nu se modifica

- daca se modifica simultan si proportional si , se modifica dar nu se modifica factorul de calitate;

- daca se modifica numai , se modifica dar nu se modifica factorul (banda de trecere pentru FTB).

* controlul constantei de timp de integrare pentru un integrator cu AO se face intr-o schema in care se foloseste un multiplicator analogic.

- tensiunea de la iesirea multiplicatorului analogic este proportionala cu produsul analogic al celor doua tensiuni de intrare, ;

- pe una din intrari se aplica tensiunea de comanda, , iar pe cealalta intrare se aplica tensiunea de la iesirea unui integrator cu AO, adica .

- Tensiunea de iesire va fi:

. - constanta de timp a integratorului este , dependenta de tensiunea de comanda (cu tensiune de comanda negativa pentru a avea un integrator neinversor).

* in realizarea functiilor de transfer controlabile, intervin erorile de integrare si erorile de neliniaritate ale multiplicatorului analogic.

* exemplu de FTJ controlat in tensiune:

* functia de transfer:

.

* alta posibilitate de control al constantei de timp a unui integrator este de a inlocui rezistenta de integrare a unui integrator obisnuit cu AO cu un generator de curent comandat de un convertor DAC:.

* tensiunea de la iesirea circuitului:

, obtinandu-se o constanta de timp controlabila prin codul numeric aplicat convertorului digital/analogic, .

* controlul parametrilor filtrelor active se poate face si prin tehnica comutarii capacitatilor. In principiu, se simuleaza componente electronice (de ex. rezistente) prin comutarea rapida a unei sarcini electrice intr-o sau dintr-o capacitate. Aceasta tehnica se foloseste in circuite VLSI pentru ca prin aceasta tehnologie este posibila integrarea functiilor analogice folosind elemente de comutatie ca TECMOS si capacitati de valoare foarte mica. Deci se pot realiza componente traditionale foarte stabile, cu toleranta mica, cu valori mari ale rezistentelor si capacitatilor precum si inductante.

Principiul de functionare a acestor circuite:

* comutatoarele K₁ si K₂ functioneaza in antifaza (fiind esentiala evitarea situatiei in care ambele permit conductia curentului;

- cand K₁ este inchis si comutatorul K₂ este deschis, capacitatea se incarca la tensiunea de la intrare;

- cand cele doua comutatoare isi schimba starea, adica se inchide comutatorul K₂ si se deschide comutatorul K₁, se transfera o anumita cantitate de sarcina de la capacitatea , avand in vedere diferenta de potential dintre cele doua borne, adica:

. - daca sarcina este comutata de la la cu frecventa , atunci valoarea medie a curentului care curge intre si va fi:

adica se obtine o rezistenta:

, cu valoarea controlata digital (prin ).

* avantaje:

- se elimina rezistentele utilizate in circuitele integrate liniare, tehnologie in care rezistentele se realizeaza cu tolerante mari, cu coeficient termic mare si cu o arie ocupata mare;

- se pot simula caracteristici ale circuitelor analogice cum ar fi frecventa caracteristica a unui filtru;

- proprietatile circuitelor pot fi facute dependente de rapoarte de capacitati prin care se asigura o toleranta de 0,1% si o mai buna stabilitate la variatii ale temperaturii;

- se pot simula valori mari de rezistente (de exemplu, pentru , se obtine ).

* exemplu de utilizare a acestei tehnici:

- tensiunea de iesire:

.