Original title:
Metody návrhu aktivních kmitočtových filtrů na základě pasivního RLC prototypu
Translated title:
Active Frequency Filter Design Methods Based on Passive RLC Prototype
Authors:
Pisár, Peter ; Vrba, Kamil (referee) ; Kubánek, David (advisor) Document type: Master’s theses
Year:
2009
Language:
slo Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Abstract:
[slo][eng]
Účelem této diplomové práce je navrhnout aktivní kmitočtové filtry na základě pasivních RLC prototypů. K tomuto účelu jsou použity 3 metody návrhu aktivních filtrů a aktivní funkční bloky elektronických obvodů pracujících v proudovém nebo smíšeném režimu. Tyto bloky umožňují zpracovat elektrické signály o kmitočtech nízkých desítek megahertzů. Dále se vyznačují například vysokou rychlostí přeběhu a nízkým napájecím napětím. Metodou simulace induktoru aktivním podobvodem jsou navrženy aktivní horní a dolní propusti 2. řádu. Uzemněný a následně plovoucí syntetický induktor je v prvním případě vytvořený využitím proudových konvejorů a ve druhém případě využitím proudových operačních zesilovačů s jednoduchým vstupem a diferenčním výstupem. Výhodou této metody je poměrně jednoduchý návrh, nevýhodou je velké množství použitých aktivních funkčních bloků. Metodou využívající obvodové rovnice jsou navrženy aktivní filtry na základě pasivního frekvenčního příčkového filtru 3. řádu, kdy je zapojen jediný plovoucí induktor. V prvním návrhu jsou využité proudové sledovače s proudovým vstupem a výstupem a ve druhém případe CDBA. Výhodou této metody je menší počet aktivních bloků, nevýhodou je náročnější návrh samotného aktivního filtru. Metodou využívající Brutonovou transformaci je navržen aktivní filtr na základě pasivního prototypu filtru typu dolní propust 3. řádu se dvěma plovoucími induktory. Výsledný aktivní filtr využívá proudové operační zesilovače s jednoduchým vstupem a diferenčním výstupem, které společně s dalšími pasivními prvky nahrazují kmitočtově závislý záporný odpor, který vznikne po předešlé Brutonové transformaci. Využití této metody je výhodné pokud zapojení obsahuje větší množství induktorů a menší počet kapacitorů. Horní propust 2. řádu je simulována formou tolerančních a parametrických analýz. Následně je sestavená její fyzická realizace využívající operační zesilovače s proudovou zpětnou vazbou, který nahrazuje komerčně obtížně dostupné proudové konvejory. Měření sestaveného aktivního filtru ukázalo, že jsou nutné její dodatečné úpravy, které umožní přiblížení se k požadovanému průběhu modulové frekvenční charakteristiky.
The aim of this diploma thesis is to design active frequency filters based on passive RLC prototype. Three methods of the design of active filters and active functional blocks of electronic circuits working in current or mixed mode are used to this purpose. These blocks allow to process electrical signals with frequencies up to low tens of megahertz. In addition they feature for instance with high slew rate and low supply voltage power. Active high-pass and low-pass 2nd order filters are designed using simulation of inductor by active subcircuit method. Grounded and subsequently floating synthetic inductor is made with the current conveyors in the first case and with the current operational amplifiers with single input and differential output in the second case. This method advantage is relatively simple design and disadvantage is great quantity of active functional blocks. Active filters based on passive frequency ladder 3rd order filter while only one floating inductor is connected, are designed with circuit equation method. In the first design differential input / output current followers are used and in the second case current-differencing buffered amplifiers are used. This method benefits by smaller active blocks number and disadvantage is more complex design of the active filter. Active filter based on passive prototype of low-pass 3rd order filter with two floating inductors is designed with Bruton transformation method. Final active filter uses current operational amplifiers with single input and differential output which together with other passive elements replace frequency depending negative resistor, which arise after previous Bruton transform. This method usage is advantageous if the design consists of larger quantity of inductors and less number of capacitors. High-pass 2nd order filter is simulated by tolerance and parametrical analyses. Physical realisation utilising current feedback operational amplifier which substitute commercially hardly accessible current conveyors is subsequently made. Measurements of constructed active filter show that additional modifications, which allow better amplitude frequency characteristics conformity, are necessary.
Keywords:
active filter; Bruton transformation; current conveyor; current mode; current operational amplifier; current-differencing buffered amplifier; differential input / output current follower; modern active element; passive RLC prototype; synthetic inductor
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/10250
guest ::
