Перестраиваемый высокочастотный режекторный фильтр

Журнал РАДИОЛОЦМАН, март 2017

John Ambrose

EDN

Сделать режекторный фильтр на основе программируемой резисторами микросхемы универсального фильтра на коммутируемых конденсаторах достаточно просто, однако, как правило, такие схемы не способны работать на частотах выше 100 кГц. Кроме того, в типичных микросхемах с числом выводов от 16 до 20 отсутствуют антиалайзинговые фильтры, предотвращающие появление паразитных выходных сигналов. Режекторный фильтр можно собрать, используя восьмивыводной сдвоенный операционный усилитель и восьмивыводной полосовой фильтр на коммутируемых конденсаторах (Рисунок 1). В микросхеме сдвоенного BiCMOS операционного усилителя TLC082 (IC₂) входные каскады сделаны на малошумящих КМОП (CMOS) транзисторах, а в выходных каскадах для увеличения нагрузочной способности использованы биполярные транзисторы. Произведение коэффициента усиления на ширину полосы пропускания микросхемы TLC082 равно 10 МГц, что позволяет использовать ее в схемах фильтрации сигналов на частотах до 1 МГц. Минимальная разность между напряжениями положительной и отрицательной шин питания микросхемы TLC082 равна 5 В, что согласуется с номинальным напряжением питания микросхемы MSHFS6 (IC₁), равным 5 В. Используя половину усилителя TLC082, можно сделать эллиптических фильтр нижних частот (ФНЧ) третьего порядка.

Рисунок 1.	Комбинация операционного усилителя и фильтра на коммутируемых конденсаторах образует высокоизбирательный режекторный фильтр.

Рисунок 2.	Амплитудно-частотная характеристика каскада ФНЧ третьего порядка.

Для улучшения подавления внеполосных составляющих неравномерность в полосе пропускания сделана равной 5 дБ. При частоте среза непрерывного фильтра равной 800 кГц подавление сигнала на частоте 12.5 МГц превышает 40 дБ. На Рисунке 2 изображена амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) ФНЧ третьего порядка, сделанного на основе усилителя TLC082. Микросхема MSHFS6 фильтра нижних/средних частот на переключаемых конденсаторах с отношением тактовой частоты к частоте излома, равным 12.5:1, позволяет измерять нелинейные искажения до частот, в 6.25 раз превышающих частоту режекции – пока не возникнут ошибки измерения из-за наложения сигналов. При частоте среза ФНЧ 800 кГц вы можете измерять уровни продуктов нелинейных искажений вплоть до третьей гармоники. Если центральная частота настройки режекторного фильтра всегда меньше 260 кГц (тактовая частота MSFS6 равна 3.3 МГц), то частоту среза ФНЧ можно уменьшить изменением величин сопротивления и емкости. В результате суммирования выходного сигнала полосового фильтра с входным, подавление входного сигнала происходит в полосе пропускания при фазовым сдвиге 180°. На Рисунке 3 представлена логарифмическая АЧХ 6-октавного фильтра на микросхеме MSHFS6. Выходом режекторного фильтра служит выход второй половины микросхемы TLC082. Из Рисунка 4 видно, что глубина режекции фильтра составляет –50 дБ.

Рисунок 3.	Логарифмическая частотная характеристика представляет полосу пропускания фильтра на основе микросхемы MSHFS6.

Рисунок 4.	Подавление сигнала схемой на Рисунке 1 на частоте режекции составляет 50 дБ.

Материалы по теме