На Рисунке 1 показана схема полосового фильтра с электронным управлением добротностью. Добротность для полосового фильтра определяется как отношение ширины полосы пропускания по уровню 3 дБ к полосе подавления при определенном затухании. Центральная частота полосового фильтра в этом примере составляет 3 МГц, но она может быть изменена с помощью соответствующих компонентов LC-контура. Ширина полосы пропускания регулируется током, входящим в вывод 5 (ток установки, ISET) сегмента транскондуктивного усилителя микросхемы LT1228. Семейство частотных характеристик для разных значений управляющего тока на Рисунке 2 получено с помощью анализатора цепей. На графике видно изменение добротности Q, в то время как центральная частота и усиление в полосе пропускания остаются относительно постоянными.
 |
|
| Рисунок 1. | Полосовой фильтр на основе микросхемы LT1228. |
Работу схемы проще всего понять, проанализировав передаточную функцию замкнутой системы с обратной связью. Ее можно записать в виде классической формулы:
 |
|
| Рисунок 2. | Семейство частотных характеристик для разных значений управляющего тока «ISET», полученное с помощью анализатора цепей. |
Коэффициент передачи в прямом направлении A(s) равен произведению усиления gm транскондуктивного усилителя и коэффициента усиления ACFA усилителя с обратной связью по току (Current Feedback Amplifier, CFA). Для этой схемы gm в десять раз больше произведения ISET и импеданса колебательного контура. Это дает полное выражение для прямого коэффициента усиления как функции частоты:
Обратное усиление – это просто
и
Введение нового параметра RRATIO
и подстановка этих выражений в первую формулу дают:
Последнюю формулу можно переписать в виде:
Передаточная функция полосового фильтра второго порядка может быть выражена в виде:
Здесь HBP – коэффициент передачи на центральной частоте. Сравнивая два последние формулы, заметим, что
и
И поэтому
Из последней формулы видно, что добротность обратно пропорциональна току управления. Возможны различные варианты схемы. Центральная частота фильтра может перестраиваться в небольшом диапазоне путем добавления варакторного диода. Чтобы увеличить максимально реализуемое значение добротности, можно добавить последовательную LC-цепочку, настроенную на ту же частоту, что и резонансный LC-контур на выводе 1 микросхемы. Чтобы уменьшить минимально реализуемое значение добротности, нужно параллельно контуру добавить резистор. Чтобы создать режекторный фильтр переменной добротности, катушку индуктивности и конденсатор на выводе 1 следует соединить последовательно, а не параллельно.
Полосовой фильтр с переменной добротностью может быть использован для создания каскадов промежуточной или высокой частоты с переменной полосой пропускания. Еще одно применение этой схемы – в качестве фильтра с переменной полосой пропускания в контуре фазовой автоподстройки частоты. Сначала полосовой фильтр с переменной добротностью устанавливается на широкую полосу пропускания, а затем после достижения захвата переключается на узкую полосу для получения наилучших шумовых характеристик.
Купить LT1228 на РадиоЛоцман.Цены
