Активные фильтры

Активные фильтры

Модель ОУ, представленная выше, может использоваться для любой из схем, проанализированных в главе 5. В качестве второго примера обратимся к рис. 5.24, на котором показан низкочастотный фильтр Баттерворта. Анализ проводится для идеального ОУ, содержащего компонент типа Е с коэффициентом усиления А=200 000 и внутренним сопротивлением R_in=1 МОм. Используйте значения компонентов, приведенные на рис. 5.24. Проект с именем butrwrth и соответствующая схема показаны на рис. 16.8. Обратите внимание, что коэффициент усиления для Е₁ составляет -200 000. Это произошло потому, что полюсы управления следуют в порядке, обратном показанному на рис. 5.24.

Рис. 16.8. Низкочастотный фильтр Баттерворта второго порядка

При анализе на PSpice используйте имя Butrwth1 и выполните вариацию частоты от 1 Гц до 100 кГц с шагом в 40 точек на декаду. Проведите моделирование и в Probe получите график выходного напряжения V(5). Выходное напряжение при низких частотах должно составлять 1,586 мВ. Использовав это значение в качестве опорного, получите график

20·lg(V(5)/1,586mB).

График приведен на рис. 16.9 и должен быть таким же, как на рис. 5.26. В выходном файле на рис. 16.10 показаны следующие параметры:

R_Rin 4 3 1Meg

Е_Е15 0 4 3 -2Е5

Рис. 16.9. Частотная характеристика фильтра Баттерворта

**** 03/02/99 14:31:31 *********** Evaluation PSpice (Nov 1998) **************

** circuit file for profile: Butrwth1

*Libraries:

* Local Libraries :

* From [PSPICE NETLIST] section of pspiceev.ini file:

.lib nom.lib

*Analysis directives:

.AC DEC 401Hz 100kHz

.PROBE

*Netlist File:

.INC "butrwrth-SСНЕМАТIС1.net"

*Alias File

**** INCLUDING butrwrth-SCHEMATIC1.net ****

* source BUTRWRTH

C_C1  2 5 31.83nF

R_Rin 4 3 1Meg

R_R2  4 5 5.86k

R_R1  0 4 10k

R_R4  2 3 1k

R_R3  1 2 1k

V_Vi  1 0 DC 0V AC 1mV

E_E1  5 0 4 3 -2E5

С_C2  3 0 31.83nF

**** RESUMING butrwrth-SCHEMATIC1-Butrwth1.sim.cir

**** .INC "butrwrth-SCHEMATIC1.als"

**** INCLUDING butrwrth-SCHEMATIC1.als ****

.ALIASES

С_C1  C1(1=2 2=5 )

R_Rin Rin(1=4 2=3 )

R=R2  R2(1=4 2=5 )

R_R1  R1(1=0 2=4 )

R=R4  R4(1=2 2=3 )

R_R3  R3(1=1 2=2 )

V_Vi  Vi(+=1 -=0 )

E_E1  E1(3=5 4=0 1=4 2=3 )

С_C2  C2(1=3 2=0 )

_     _(1=1)

_     _(2=2)

_     _(3=3)

_     _(4=4)

_     _(5=5)

.ENDALIASES

**** RESUMING butrwrth-SCHEMATIC1-Butrwfth1.sim.cir ****

.END

Рис. 16.10. Выходной файл для фильтра Баттерворта

По упомянутой выше причине коэффициент усиления показан как отрицательное число, а команда псевдонима для R_in показана как

R_Rin Rin(1=4 2=3)

Это означает, что полюс 1 R_in является узлом 4, а полюс 2 R_in — узлом 3, условное направление тока через этот резистор на рисунке — вниз. Следовательно, при положительном токе через Rin напряжение на полюсе 1 также будет положительным. Если вы получите вместо этого график

20·lg(V(5)/V(1)·1,586мВ),

согласно выражению, используемому в главе 5, он будет смещен на 60 дБ по оси Y от ожидаемого результата.