|
|
Syntéza moderních struktur kmitočtových filtrů
Friedl, Martin ; Hájek, Karel (oponent) ; Brančík, Lubomír (oponent) ; Sedláček, Jiří (vedoucí práce)
Perspektivní oblastí, kam se zaměřuje současná pozornost v oboru syntézy moderních kmitočtových struktur, je oblast kmitočtů filtrů do 10 MHz, neboť rychlý rozvoj moderních technologií umožňuje realizaci moderních struktur analogových kmitočtových filtrů i v této požadované oblasti. V souvislosti s tím je však třeba propracovat metody syntézy a optimalizace těchto struktur s ohledem na možnosti současných moderních aktivních prvků (operační zesilovače s napěťovou zpětnou vazbou s tranzitním kmitočtem řádově jednotky GHz, operační zesilovače s proudovou zpětnou vazbou, konvejory, transimpedanční operační zesilovače). V této práci byly podrobně analyzovány aktivní bloky syntetických induktorů (SI) a frekvenčně závislých negativních rezistorů (FDNR) a byly odvozeny vztahy pro jejich základní parametry. Pozornost byla zaměřena na optimalizaci základních stavebních bloků 2. řádu a jejich vlastností s moderními aktivními prvky. Byly analyzovány a optimalizovány z hlediska jejich využití v obvodech vyšších řádů. Byla provedena řada návrhů filtrů a ověřena metodika syntézy a optimalizace příčkových filtrů vyšších řádů s moderními aktivními bloky. Pozornost byla zaměřena na metody optimalizace syntézy filtrů se ztrátovými aktivními bloky realizovanými na základě RLC prototypů. V oblasti aktivních filtrů vyšších řádů byly provedeny citlivostní simulace udávající představu o citlivosti kaskádních a nekaskádních struktur ARC filtrů. Pro ověření teoretických závěrů byla realizována celá řada vzorků optimalizovaných filtrů a jejich parametry byly ověřeny měřením. V závěru práce jsou uvedeny realizace filtrů pro konkrétní požadované praktické aplikace.
|
|
|
Active Frequency Filter Design Methods Based on Passive RLC Prototype
Pisár, Peter ; Vrba, Kamil (oponent) ; Kubánek, David (vedoucí práce)
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.
|
|
|
Aplikace SI, superinduktorů a FDNR v kmitočtových filtrech
Mach, Ladislav ; Brančík, Lubomír (oponent) ; Petržela, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce vysvětluje možnosti nahrazení cívek v elektronických obvodech a zároveň ukazuje výpočet jednotlivých diskrétních prvků. Nahrazení cívky je možné dvěma způsoby. Pomocí obvodu, který přímo nahrazuje cívku jako diskrétní součástku nebo transformací výchozího obvodu na strukturu vykazující ekvivalentní chování. U druhého způsobu je ale zapotřebí použít syntetického prvku FDNR, tedy kmitočtově závislého negativního rezistoru. Na navrženém laboratorním přípravku si studenti mohou ověřit základní aplikace superinduktorů, syntetických cívek a FDNR v kmitočtových filtrech. Mohou také transformovat indukčnosti a kapacity na libovolně zvolenou hodnotu, nahoru i dolu.
|
|
|
ARC filtry s moderními aktivními prvky
Sedláček, Petr ; Murina, Milan (oponent) ; Sedláček, Jiří (vedoucí práce)
Cílem této práce je porovnat na příkladu dolní a horní propusti jejich vlastnosti různými metodami syntézy. V práci jsou nejdříve rozebrány vlastnosti a charakteristiky filtrů, realizace filtrů vyšších řádů s využitím normované dolní propusti a aproximací přenosové funkce, které jsou následně využity při návrhu. Dále jsou v práci také rozebrány obvody, kterými lze nahradit cívky v obvodu a to jak přímo, tak i nepřímo pomocí Brutonovy transformace. Praktická část práce se zabývá samotným návrhem dolní a horní propusti dvěma metodami syntézy, výběr vhodného reálného operačního zesilovače pro daný kmitočet. V poslední části se jedná o realizaci vzorků obvodů a měřeních skutečných vlastností.
|
|
|
Aktivní kmitočtové filtry pro vyšší frekvence
Fröhlich, Lubomír ; Dostál, Tomáš (oponent) ; Biolek, Dalibor (oponent) ; Sedláček, Jiří (vedoucí práce)
Práce pojednává o syntéze a optimalizaci kmitočtových analogových filtrů s moderními aktivními prvky užitých pro vyšší frekvence. Práce je rozdělena do tří částí, první část se zabývá problematikou týkající se kombinované ARC struktury Leap-Frog. Tato metoda není vzhledem k složitému návrhu řádně popsána a využívána v praktické rovině, přestože vykazuje např. nízké citlivosti. Pro rozšíření této metody byla nejprve provedena kompletní analýza jednotlivých typů filtrů pro zakončení typu a T a následné poznatky byly využity při implementaci této metody do programu NAF. V závěru byly zrealizovány vzorky reálných filtrů pro ověření funkčnosti a správného návrhu. Dalším velice zajímavým tématem v oblasti filtrů je využití vázaných pásmových propustí pro malé šířky pásma, kde je především nutné řešit problematiku týkající se poměru hodnot stavebních prvků, ale také ceny, kvality, rozměru cívek, citlivostí, činitelů jakosti, koeficientů atd. Proto se v praxi velice často nahrazuje cívka v obvodech RLC jinými ekvivalentními ztrátovými nebo bezeztrátovými bloky, které vytvářejí strukturu filtrů ARC. Zde byl především popsán návrh a možnost využití ztrátových uzemněných prvků jako jsou syntetické induktory a kmitočtově závislé negativní rezistory. Součásti návrhu jsou jednotlivé počítačové citlivostní analýzy, vymezení pásma použitelnosti a porovnání vlastností jednotlivých ztrátových uzemněných bloků. Kromě toho byl vytvořen pro tyto prvky program, který slouží k rychlému návrhu a zobrazení modulových a fázových kmitočtových charakteristik. Třetí část se zabývá využitím laditelných univerzálních filtrů obsahující tři či více operačních zesilovačů, čímž je zajištěna jejich univerzálnost a možnost vytvářet různé druhy přenosových charakteristik. V praxi jsou nejvíce využívány dva typy univerzálních filtrů, a to Akerberg - Mossberg a Kerwin - Huelsman - Newcomb, ke kterým bylo vztaženo porovnávání dalších méně známých univerzálních filtrů. V závěru byla ukázána možnost digitálního ladění univerzálního filtru pomocí digitálních potenciometrů pro filtr 10. řádu a kmitočet okolo 1 MHz.
|
|
|
ARC filtry s moderními aktivními prvky
Sedláček, Petr ; Murina, Milan (oponent) ; Sedláček, Jiří (vedoucí práce)
Cílem této práce je porovnat na příkladu dolní a horní propusti jejich vlastnosti různými metodami syntézy. V práci jsou nejdříve rozebrány vlastnosti a charakteristiky filtrů, realizace filtrů vyšších řádů s využitím normované dolní propusti a aproximací přenosové funkce, které jsou následně využity při návrhu. Dále jsou v práci také rozebrány obvody, kterými lze nahradit cívky v obvodu a to jak přímo, tak i nepřímo pomocí Brutonovy transformace. Praktická část práce se zabývá samotným návrhem dolní a horní propusti dvěma metodami syntézy, výběr vhodného reálného operačního zesilovače pro daný kmitočet. V poslední části se jedná o realizaci vzorků obvodů a měřeních skutečných vlastností.
|
|
|
Syntéza moderních struktur kmitočtových filtrů
Friedl, Martin ; Hájek, Karel (oponent) ; Brančík, Lubomír (oponent) ; Sedláček, Jiří (vedoucí práce)
Perspektivní oblastí, kam se zaměřuje současná pozornost v oboru syntézy moderních kmitočtových struktur, je oblast kmitočtů filtrů do 10 MHz, neboť rychlý rozvoj moderních technologií umožňuje realizaci moderních struktur analogových kmitočtových filtrů i v této požadované oblasti. V souvislosti s tím je však třeba propracovat metody syntézy a optimalizace těchto struktur s ohledem na možnosti současných moderních aktivních prvků (operační zesilovače s napěťovou zpětnou vazbou s tranzitním kmitočtem řádově jednotky GHz, operační zesilovače s proudovou zpětnou vazbou, konvejory, transimpedanční operační zesilovače). V této práci byly podrobně analyzovány aktivní bloky syntetických induktorů (SI) a frekvenčně závislých negativních rezistorů (FDNR) a byly odvozeny vztahy pro jejich základní parametry. Pozornost byla zaměřena na optimalizaci základních stavebních bloků 2. řádu a jejich vlastností s moderními aktivními prvky. Byly analyzovány a optimalizovány z hlediska jejich využití v obvodech vyšších řádů. Byla provedena řada návrhů filtrů a ověřena metodika syntézy a optimalizace příčkových filtrů vyšších řádů s moderními aktivními bloky. Pozornost byla zaměřena na metody optimalizace syntézy filtrů se ztrátovými aktivními bloky realizovanými na základě RLC prototypů. V oblasti aktivních filtrů vyšších řádů byly provedeny citlivostní simulace udávající představu o citlivosti kaskádních a nekaskádních struktur ARC filtrů. Pro ověření teoretických závěrů byla realizována celá řada vzorků optimalizovaných filtrů a jejich parametry byly ověřeny měřením. V závěru práce jsou uvedeny realizace filtrů pro konkrétní požadované praktické aplikace.
|
|
|
Aktivní kmitočtové filtry pro vyšší frekvence
Fröhlich, Lubomír ; Dostál, Tomáš (oponent) ; Biolek, Dalibor (oponent) ; Sedláček, Jiří (vedoucí práce)
Práce pojednává o syntéze a optimalizaci kmitočtových analogových filtrů s moderními aktivními prvky užitých pro vyšší frekvence. Práce je rozdělena do tří částí, první část se zabývá problematikou týkající se kombinované ARC struktury Leap-Frog. Tato metoda není vzhledem k složitému návrhu řádně popsána a využívána v praktické rovině, přestože vykazuje např. nízké citlivosti. Pro rozšíření této metody byla nejprve provedena kompletní analýza jednotlivých typů filtrů pro zakončení typu a T a následné poznatky byly využity při implementaci této metody do programu NAF. V závěru byly zrealizovány vzorky reálných filtrů pro ověření funkčnosti a správného návrhu. Dalším velice zajímavým tématem v oblasti filtrů je využití vázaných pásmových propustí pro malé šířky pásma, kde je především nutné řešit problematiku týkající se poměru hodnot stavebních prvků, ale také ceny, kvality, rozměru cívek, citlivostí, činitelů jakosti, koeficientů atd. Proto se v praxi velice často nahrazuje cívka v obvodech RLC jinými ekvivalentními ztrátovými nebo bezeztrátovými bloky, které vytvářejí strukturu filtrů ARC. Zde byl především popsán návrh a možnost využití ztrátových uzemněných prvků jako jsou syntetické induktory a kmitočtově závislé negativní rezistory. Součásti návrhu jsou jednotlivé počítačové citlivostní analýzy, vymezení pásma použitelnosti a porovnání vlastností jednotlivých ztrátových uzemněných bloků. Kromě toho byl vytvořen pro tyto prvky program, který slouží k rychlému návrhu a zobrazení modulových a fázových kmitočtových charakteristik. Třetí část se zabývá využitím laditelných univerzálních filtrů obsahující tři či více operačních zesilovačů, čímž je zajištěna jejich univerzálnost a možnost vytvářet různé druhy přenosových charakteristik. V praxi jsou nejvíce využívány dva typy univerzálních filtrů, a to Akerberg - Mossberg a Kerwin - Huelsman - Newcomb, ke kterým bylo vztaženo porovnávání dalších méně známých univerzálních filtrů. V závěru byla ukázána možnost digitálního ladění univerzálního filtru pomocí digitálních potenciometrů pro filtr 10. řádu a kmitočet okolo 1 MHz.
|
|
|
Aplikace SI, superinduktorů a FDNR v kmitočtových filtrech
Mach, Ladislav ; Brančík, Lubomír (oponent) ; Petržela, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce vysvětluje možnosti nahrazení cívek v elektronických obvodech a zároveň ukazuje výpočet jednotlivých diskrétních prvků. Nahrazení cívky je možné dvěma způsoby. Pomocí obvodu, který přímo nahrazuje cívku jako diskrétní součástku nebo transformací výchozího obvodu na strukturu vykazující ekvivalentní chování. U druhého způsobu je ale zapotřebí použít syntetického prvku FDNR, tedy kmitočtově závislého negativního rezistoru. Na navrženém laboratorním přípravku si studenti mohou ověřit základní aplikace superinduktorů, syntetických cívek a FDNR v kmitočtových filtrech. Mohou také transformovat indukčnosti a kapacity na libovolně zvolenou hodnotu, nahoru i dolu.
|
|
|
Active Frequency Filter Design Methods Based on Passive RLC Prototype
Pisár, Peter ; Vrba, Kamil (oponent) ; Kubánek, David (vedoucí práce)
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.
|
host ::
RSS.