Несоответствующий решение пропускной усиления единства
Слишком много шума или отсечения
Точное решение
Же фильтр реализован в усилителе
Изучение содержания
Мы узнаем, вкратце о причинах шума и мы также выходят в космос и посмотреть на фоне шума. Затем мы кратко центральной темой общего шума - шум является одним из них - которые будут применяться значительные внешний вид, когда вы имеете дело с малых сигналов. Параллельно с ослаблением шума за счет уменьшения ширины полосы частот с помощью фильтрации нижних частот, мы знакомимся с LinCMOS-Opamp семью от Texas Instruments. Мы хотим знать, в чем разница между напряжением шума и плотности шумового напряжения. Еще один побочный эффект обучения: Почему это имеет смысл двух высоких операционных усилителей получить распространять (операционный усилитель)? Практика: шумоглушения с фильтра низких частот с хорошей линейностью частоты и значительно упростить принцип означает, усилителя и фильтра в одном, если она позволяет приложению. Оптимального напряжения смещения также темы этого электронного мини-курс.
Шум, всегда и везде
Я говорю сейчас созданы две различные причины, такие как шум напряжения. Приходит примерно в результате теплового движения носителей электрического заряда и другой полупроводник, когда представлять такие высокого напряжения, что вызвало разрушение эффектов. В ограничение тока, что позволяет избежать уничтожения компонент, создавать "прорыва" перевозчик импульсов тока, что шуметь в среднем, как ток, напряжение или шум, заметный.
С помощью этого метода можно легко и недорого осуществлять генераторы шума заключается в использовании база-эмиттер стыке транзистор NPN или PNP в обратную операцию. База-эмиттер действует как стабилитрон с напряжением пробоя около 6 В. В какой-то небольшой ток эмиттер-база, чтобы достичь гауссова распределения шума напряжения в диапазоне от нескольких милливольт до нескольких десятков Milivolt несколько. Производство терпимости между различными типами транзисторов достаточно велика. При достаточном усилении позже у вас есть недорогой широкополосный генератор шума с белым шумом.
Существует ничего, что не торопится. Любой объект, который не совсем холодно, то есть температура выше 0 К (-273,16 ° C), электронов и других носителей перемещения и объект камыша. Что шум напряжения резистор, зависит от его сталкиваемся, температура, размер сопротивление природного постоянным - так называемая постоянная Больцмана со значением 1,38 * 10 -23 * W / K - и Полоса частот шумового напряжения . Этот шум сопровождается физики и электротехники, чтобы гарантировать, что все способы, очень специальных порошков имеет при работе с малыми сигналами.
Для всех, кто заинтересован, давайте кратко рассмотрим в космос ...
Если это правда, что все Rush, которая теплее, чем 0 К, должны спешить космоса, если это не совсем холодно. Дело в том, что космос в целом слабый сигнал фоновый шум, с почти равномерно распределенной интенсивностью, передает, что абсолютная температура 2,73 К. Первооткрыватель этого шума, два астронома Арно Пензиас и Роберт Уилсон. Им удалось с их открытие 6-футовый зеркальной антенны Рога в 1964 году. Они интерпретировали это однородное фоновое излучение - эхо светящихся космических прошлом - как слабое свечение от ультра-горячих эпоху "большого взрыва". Это было около 14 миллиардов лет назад. Именно в этот момент следует отметить, что космологи уже не так сегодня согласны с тем, что есть "большой взрыв" еще не существовало. Есть среде, поскольку альтернативные модели, которые не могут быть частью этой электронной мини-курс ...
Цветная картинка иллюстрирует в искусственных цветах, крайне слабая неровности (флуктуации) космического фонового излучения, с отклонением от 1 / 100 000 по сравнению с 2,73 K - взяты из COBE спутник. Фотография из Института астрономии ETH Zurich , ближе астрофизическая лаборатория: радиоастрономическая (радио фоном)
Не все, что мал также красиво ...
При измерении очень малых напряжениях, человек сталкивается с напряжением. Эти эффекты электрических, магнитных и электромагнитных полей. Есть термоиндуцированных шума напряжения (паяных соединений, контактов, полупроводник), Есть система-(например, операционных усилителей) и внешние (например, датчики) шум напряжения и Существуют также тревожные механические факторы, такие как пьезо или Ladeveschiebungseffekte. Это можно сделать простой эксперимент: открытой застежкой экранированный кабель с очень коротким концы проводов на осциллограф, который устанавливается на максимум Empindlichkeit. Теперь вы заглянуть пальцем изолированный кабель, и вы увидите красивые импульса напряжения в виде непериодических колебаний на экране. То же самое можно наблюдать, когда прошпигованное на керамических конденсаторов или царапины на нем, когда этой весьма чувствительной в пути схема усилителя построен. Поэтому, нужно творить добро, где вы керамические конденсаторы, так что вся схема усилителя не равна нежелательные вибрации микрофона или инструмента. Теперь, что действительно интересует нас здесь напряжение шума и вид практических отношениях с ней.
Важное сообщение!
В этой электронной мини-курс электроники электромиографии (ЭМГ), как пример, потому что они хорошо подходят для практического примера снижения шума за счет снижения частоты полосы пропускания усилителя объяснить. Я знаю много электронных писем, что ГРП встречи среди читателей моего электронного мини-курсы, чтобы резонировать. Электронная почта, экспресс-EMG-интерес, включают какие-либо вопросы или идеи, я отвечу, когда позволяет время. Поскольку это электронный мини-курсы, однако, по электронной почте с вопросами и идеями на электронные приоритет содержания. Я надеюсь, что я бегу к этому с пониманием.
LinCMOS операционные усилители
Операционных усилителей, используемые здесь, так называемые LinCMOS типа Texas Instruments . Они пригодны для питания одного приложения (например, +5 В). Это означает, что напряжение на их входы должны иметь значение GND, без операционных усилителей значительно ограничены в функциональности. Выходное напряжение также идет вниз к земле, если выход не обременены значительными ток в мА диапазона. Входное напряжение не должно превышать максимум 1 VDC ниже рабочее напряжение и максимальное выходное напряжение также около 1 VDC ниже рабочего напряжения, даже если токовая нагрузка настолько низка. LinCMOS ОУ, следовательно, нет железнодорожных к железнодорожным операционных усилителей.
LinCMOS ОУ есть в одно-, двух-и четырехъядерных версий. Двух-и четырехъядерные версии, Есть типа с низким, средним и высоким смещения режима. Для одной версии есть только типа. Однако, он имеет вход управления в ОУ в низко-, средне-или режиме высокой смещения, чтобы перейти. Низкий смещения режим требует мере рабочий ток (эксплуатационные характеристики), но он работает на самой медленной, т.е. этот режим имеет наименьшее единство усиления пропускной способности и скорости нарастания выходного напряжения низкой. Он особенно подходит для приложений батареи. Ведет себя точно противоположность режиме высокой смещения. Это быстрый и, следовательно, требует самых власти. Среднего смещения режиме командует центр - часто хороший компромисс.
Будете ли вы, как только что указано, ограничивается одним-ОУ, необходимо выбрать способ смещения режима, или Strom-/Leistungsverbrauch, в те же три этапа с ОУ. Для этого я использую TLC271 ОУ с терминала смещения Выберите (Pin 8). Если это о положительных рабочее напряжение, это низкая смещения режима. относится и к половине рабочего напряжения смещения среды и GND уровня режиме высокой смещения. Если ОУ с двойным питания (например, ± 2,5 В постоянного тока) работает, должен быть подключен к предвзятости СМИ (в среднем Strom-/Leistungsverbrauch и средней скорости) смещения выберите порт к земле.
Texas Instruments предлагает данных листов для этих LinCMOS ОУ, которые хорошо документированы. Спецификации для LMC271 только содержит 31 диаграмм функции для режима высокой смещения. Стоит увидеть это!
Кое-что еще очень важно знать: чем ниже энергопотребление операционных усилителей любого Opampfamilie, тем выше плотность напряжения шума. Это относится в целом. Когда LinCMOS типа TLC271 является эквивалентом входного напряжения шума плотности в высокую смещения режима 25 нВ / Гц 0,5, в среду смещения режима 32 нВ / Гц 0,5 и в низкой смещения режима 68 нВ / Гц 0,5. Для двух-и четырехъядерных версии TLC272 TLC274 или на уровне смещения режима, или TLC27M2 TLC27M4 как средство смещения режима и TLC27L2 TLC27L4 или низкой смещения режима.
Тот факт, что эквивалентно входного напряжения шума плотность обратно пропорциональна потребляемой мощности и скорости (единство усиления пропускной способности и скорости нарастания выходного напряжения) видно очень хорошо в сравнении других операционных усилителей. Вот сравнение двух Bi-FET Opamp-TL071 семей (один), TL072 (двойной), TL074 (Quad) с TL061 (Single), TL062 (двойной), TL064 (Quad). Семьи TL07x потребностей ток 2,5 мА в ОУ имеет единство усиления пропускной способностью от 3 МГц и скоростью нарастания выходного напряжения от 13 V в микросекунду с плотности шума от 18 нВ / Гц 0,5. Семьи маломощных TL06x, что особенно подходит для батарей требует тока 0,25 мА на ОУ имеет единство усиления пропускной способностью 1 МГц, скорость нарастания выходного напряжения от 3,5 В в микросекунду с плотностью шума напряжения от 35 нВ / 0,5 Гц. Другой пример National Semiconductor : одно-Opamp lf351 требует ток 1,8 мА, имеет единство усиления пропускной способностью 4 МГц, скорость нарастания выходного напряжения от 13 V в микросекунду с напряжением плотности шума от 25 нВ / Гц 0,5. Его маломощных Pentant, одним ОУ LF441 требует ток только 0,15 мА, имеет единство усиления пропускной способностью 1 МГц, скорость нарастания выходного напряжения 1 В в микросекунду с шумом напряжения плотностью от 35 нВ / Гц 0,5.
Когда-то в 1980-х годов принял Texas Instruments усилия для расходящихся данных, таких как ниже энергопотребление выше напряжение плотность шума девальвировать тоже. Это ей удалось с дизайном Экскалибур-Opamp-TLE семей, которые существуют в нормальной мощности, с низким энергопотреблением, одно-, двух-и четырехъядерных версий.
Напряжение шума и плотность напряжения шума
Новички, данные листа несколько головные боли практически для любых операционных усилителей. Как мы читаем в таблице ниже параметр "Эквивалентный входной шум напряжения в единицах не" дополнительное время ", а" нВ / Гц 0,5. Разговорный вслух, это означает, нано вольт на корень квадратный из одного Гц. Но это напряжение плотность шума, а не шум напряжения. Это напряжение шума плотность дается, но делает много смысла, как мы увидим.
Во-первых, рассмотреть следующие вопросы: Так как это возможно для меня не в тексте, корнем, чтобы получить достойный, я выбираю экспоненциальное представление, которое в данном контексте, это действительно необычная, но так же хорошо. Qudtratwurzel х совпадает с х 0,5, как показано на рисунке 1, в следующем окне слева:
1 показана типичная зависимость плотности шума напряжения операционного усилителя, но с различными значениями. Характерной особенностью является то, что плотность шума напряжения постоянного выше определенной частоты, но значительно ниже увеличивается. Opamp производители стремятся к высоким качеством операционных усилителей для осуществления этой частоты среза как можно ниже. Шумовое напряжение плотности можно зачастую получить на частоте 1 кГц, что означает не что иное, что плотность напряжения шума на этой частоте и выше примерно постоянной диапазона.
Но в чем же смысл, что плотность шумового напряжения, а не шум напряжения дано? Этот вопрос не совсем так, потому что часто дополнительное напряжение шума дается. Этот шум напряжения должен и будет, но всегда в пределах заданной ширины полосы частот, чтобы быть указано, потому что напряжение шума находится в прямой зависимости. Мы читаем в данные LF400C, специальных ОУ от National Semiconductor , в дополнение к напряжению плотности шума от 23 нВ / Гц 0,5, шум напряжения 2,3 мкВ RMS в диапазоне частот от 10 Гц до 10 кГц.
Вернемся к вопросу о том, почему плотность напряжения шума? Эта информация делает ее особенно удобной для пользователей, эффективное напряжение шума для любой ширины полосы частот, которая находится в диапазоне достаточно постоянной плотности напряжения шума должны быть рассчитаны. Рисунок 1 иллюстрирует это на простом примере с TLC271 LinCMOS-Opamp в режиме высокой смещения. Единство усиления пропускной способности составляет 1,7 МГц. R2 и R1 выход усилением 100 Таким образом, этот усилитель кГц, ширина полосы частот 17 - диапазон, который является достаточным для большинства аудио-приложений. Теперь вопрос, как велика в этом диапазоне, эквивалентные напряжения входного шума. Как она рассчитывается, а также показано на рисунке 1 Это составляет 3,3 мкВ RMS, или шум выходного напряжения составляет 330 мкВ RMS.
В дополнение к опорной частоты - здесь, и очень часто 1 кГц - это еще один важный параметр для напряжения шума плотность максимальное значение соединенным резистором R1. Часто это дается как 100 Ом или с очень низким шумом операционных усилителей с менее или даже 0 Ом. Это сопротивление должно быть настолько низким, что его шум напряжения остается существенно ниже эквивалентного напряжения шума Opamp. Просто интересно, что на самом деле означает слово "эквивалент? Входной каскад усилителя ОУ сама по себе вызывает напряжение шума, и это сопоставимо с идеальным ОУ не торопится и обеспечивает внешнее сопротивление напряжения шума. Очень важно: С этой "мнимой" резистор R1 не предназначена на рисунке 1.
Каждый человек имеет напряжение Opamp плотности шума также шума плотности тока. В результате шум ток, в зависимости от ширины полосы частот порожденных связанных сопротивление R - может быть внутренним сопротивлением катушки динамических микрофонов - напряжение шума. Это добавляет к квадрату напряжения шума из Opamp. Поскольку мы имеем дело с CMOS, а также что-то с BiFET ОУ, я не вдаваться в подробности. Это просто не нужно. На рисунке 2 показано, что шум плотности тока настолько мала, что lf351 (BiFET-ОУ) или даже LMC271 (LinCMOS: Высокое-Bias режим), сопротивление R имеют большое значение в 2,5 М-ом, что порожденный плотность шума напряжения равного размера, как плотность шума напряжения операционного усилителя. На практике это означает, что при R1 = 1М Ом, напряжение шума, вызванного шумом ток операционных усилителей можно пренебречь. Но будьте осторожны: такой высокой устойчивостью бросается само по себе, без шума тока, протекающего через него. При комнатной температуре производит сопротивление 1 МОм, напряжение плотность шума около 160 нВ / Гц и 0,5 которых гораздо больше, чем плотность напряжения шума операционных усилителей. Просто еще одна причина, почему мы можем сказать, что ОУ с FET MOSFET или входной каскад, по отношению к текущей шума, ведет себя почти идеально, потому что реальность определяется эквивалентное напряжение шума ОУ и / или сопротивления шум Р.
Об этом и всех других тем, которые имеют небольшие сигналы с, я рекомендую книгу "обработки малых сигналов в электронных системах" Роланд Лучший АТ-Verlag (ISBN: 3-85502-114-7). книги Роланд Лучший по различным темам в области электроники в целом, мы настоятельно рекомендуем!
Подавление шума путем ограничения полосы частот
В предыдущей главе мы узнали, что шумовое напряжение больше, чем больше пропускная способность частоты. На этот раз он идет в противоположном направлении: у нас есть источник сигнала с шумом напряжения. Так как это слишком высокая, мы поглощаем ее за счет снижения частоты полосы пропускания. Это допустимо, если Снижение пропускной способности, пропускная способность сигнала не или только слегка затронуты. Если бы нужно было сделать в такой ситуации, не было ограничения ширины, вы тратите ниже шум, и таким образом лучше соотношение сигнал / шум (отношение сигнал / шум). Это значение указывает, как высоко отношение максимально возможное или максимально допустимое напряжение сигнала к шуму напряжения. Эта информация, как правило, измеряется в децибелах (дБ).
Для этого, формула расчета: Отношение сигнал / шум (дБ) = 20 * журнала (U S / U шума)
Блок-схема на рисунке 3 иллюстрирует практический пример. Инструментального усилителя усиливается с помощью электродов на + Ue и Ue биоэлектрических сигналов. Это электромиографической сигнала (ЭМГ сигнала), чтобы быть измерена электродами поверхности кожи. Для простоты, рассмотрим теперь, однако, замкнуты входы, потому что мы заинтересованы только то, что происходит с эквивалентной напряжения шумов измерительного усилителя.
Напряжение плотность шума составляет 32 нВ / Гц 0,5. Полоса частот 6 кГц, что является результатом единства усиления пропускной способности и получить. Из этого спектра и напряжения шума плотность рассчитывается как шум напряжения до 250 мВ, с IC: B увеличена до максимум 25 мВ. Разделив теперь этот шум напряжения на максимальный общий прирост IC: (Инструментальные усилители) IC: B (ОУ), это дает эквивалентные напряжения входного шума на 2,5 мВ, и это основано на частотный диапазон от 6 кГц!
Так как слабые сигналы ГРП могут быть очень маленькими и имеют гораздо меньшую пропускную способность, мы уменьшить шум напряжения, в котором мы вниз по течению, фильтр нижних частот (LowPass). Напряжения шума от фильтра низких частот обозначается Un1 и что после фильтра низких частот с Un2. Выше этого фильтра низких частот блок может увидеть формулу, которая показывает, как Un2 рассчитывается Un1 и отношение F2 (после фильтра низких частот) до F1 (до фильтра низких частот). Un2 рассчитывается для двух предельных частотах 300 Гц и 1 кГц. Для 300 Гц, уровень шума напряжение 5,5 мВ, что соответствует эквивалентной напряжения входного шума от 0,55 мкв. Это означает ослабление напряжения шума не менее 13 дБ и 12 дБ соответствует 4 раза. Выбор частоты среза 1 кГц, выходное напряжение шума с 10,2 мВ почти в два раза выше. Это соответствует эквивалентной напряжения входного шума от 1 мкВ. Затухание шума напряжения по-прежнему 8 дБ, что соответствует почти в 3 раза.
С частота полосы 300 Гц или 1 кГц - есть что-то в приложении - это для измерения поверхностной ЭМГ, как уже указывалось, правильно. достаточно для применения ГРП биологической обратной связи 300 Гц, рассмотрим кратко состоянии опьянения, если входы + Вин-Вин "и с REF (нейтральный электрод) должен быть замкнут, но с электродов, прикрепленных к мышце чистой и Leitpasta являются. Теперь мы должны принять во внимание, что мы имеем дело с кожей электрода контакты с другими людьми с омическим сопротивлением в 10-K-ом в диапазоне 100-к-ом, и эти "элементы" производит биологически условного к шуму, или вмешательства. Этот вопрос будет обсуждаться здесь дальше, потому что иначе это было бы за рамки быстро. Я хочу предложить только то, что только сопротивление источника и обеспечивает чистое сопротивление зависимости напряжения шума, который сдерживается низкой фильтрация, а также. Более стойкие зависимым шумом мы читаем в книге выше рекомендованных Роланд Лучший глава в шуме. В следующих разделах мы имеем дело с возможностями для снижения шума от фильтра низких частот.
Несоответствующий решение пропускной усиления единства
Мы представляем здесь первый вопрос о том, как легко понять шума с помощью группы предельных, так Opamp себя предложения, при достаточно высокий коэффициент усиления достаточно низкой частоте пропускной способности для того, чтобы ослабить напряжение шума. Часть Рисунок 4.2 показан один из способов, в которых фильтр участие в розыгрыше 4.1 (подробно на рисунке 3), могут быть реализованы с помощью этого метода. В принципе она не сможет с этой схемой, двух зайцев одним выстрелом: Он имеет усилитель и фильтр низких частот. Является ли это влияние настолько велико, однако, или, скорее, идет в воду, покажет то же ...
IC: это типа TLC271 LinCMOS-ОУ с низким уровнем смещения режима (рис. 4: ЛБМ). Таким образом, с рабочего тока всего 14 мкА очень экономичен и подходит для работы от батареи. Единство усиления пропускной способности составляет 110 кГц и напряжения плотности шума 68 нВ / Гц 0,5. Вы можете использовать этот метод прекрасно, но учтите, что частотный диапазон сильно зависит от того, как большое усиление множество. Это, конечно, означает, что напряжение шума зависит от выхода усиления (потенциометра P) и влечет за собой изменение пропускной способности. Для работы с пропускной способностью единства усиления операционных усилителей, как простой фильтр нижних частот, он требует, чтобы получить фиксировано. Кроме того, мы делаем компромисс между усилением и частота среза фильтра должна быть из-за этого идеального ОУ с единицей пропускной способности получить встречается редко. Более того, пропускная способность единичного усиления сильно зависит от температуры. Из этого дешевого метода поэтому настоятельно не рекомендуется!
Слишком много шума или отсечения
Мы остаемся с небольшой рисунок 5 с той же теме. Оба усилителя на рисунке 5 объединяет то, что им нравится высоким коэффициентом усиления, здесь значение 220, есть. Кроме того, универсальный TLC271 LinCMOS-Opamp в использовании. На этот раз, однако, в среде смещения режима (ПРО). С 32 нВ / Гц более 0,5 напряжения плотность шума меньше, чем вдвое меньше, чем в смещении режима низкой. Единство усиления пропускной способности в 635 кГц почти в шесть раз больше. На усиление 220, пропускная способность по-прежнему 2,8 кГц. Для пропускания 1 кГц, усиление будет иметь значение более чем 600 имеют и при 300 Гц даже 1800 Супер думаете, человек, из-за косвенных регулировка усиления с P, в оба изображения, можно изменять коэффициент усиления Opampschaltung нет, и он убивает двух зайцев: с высоким коэффициентом усиления и у вас есть ширина полосы будет иметь один.
К сожалению, слишком рано счастлив, потому что такая схема будет иметь другие очень массивные недостатки! Схема на рис 5,1 части производится необоснованно высокие напряжения шума, даже если общий коэффициент усиления P является низким. ОУ в схеме на рис 5,2 является частью перекрывает безнадежно, если входное напряжение, на подкрепление дается R2, R1, является слишком высокой. Поскольку эти два недостатка, как схемы уже бесполезно. Но есть и третий недостаток, присущий как схемы, но применяется только если схемы в однопользовательском режиме питания (только положительное напряжение питания) используется и в сочетании с C1, напряжение смещения, как на рисунке 5 Показано. C1 необходимо в два контура, чтобы убедиться, что на инвертирующий вход ОУ, то же напряжение смещения (часто, но не всегда половину рабочего напряжения) происходит как неинвертирующий вход. R1 и C1 имеют влияние пассивного фильтра высоких частот первого порядка и в донорно-калибровки частоты среза от 3 Гц Это разумное значение, если мы имеем дело с измерением низких частот в 100-Гц.
Надо, однако, также рассмотрим, что происходит, когда схемы включены в рисунок 5,1 или 5,2. C1 изначально разряжен. R1 и R2 функции в качестве делителя напряжения. С этой высокой R2/R1-Verhältnis инвертирующего входа изначально почти на потенциальных GND. То есть, инвертирующего входа является более отрицательным, чем инвертирующего входа, и, таким образом выход из операционных усилителей является максимальное положительное напряжение. Это позволяет загрузку C1-R2 и R1. Но это требует относительно длительного времени. При 220 K-ом и 47 мкФ, постоянной времени 10 секунд. До схема усилителя достигла правильное напряжение смещения, это занимает больше, чем за минуту. Чем дольше вы будете принимать, эта процедура, когда R2 связано с большим коэффициентом усиления даже больше. Таким образом, по этой причине не подходят, эти две схемы.
Точное решение
Рисунок 6 показывает, чистые и точные решения, где усилитель и фильтр отдельно. Прирост чуть более 200 разделен на два этапа. Это общая прибыль будет значительно выше, без предварительного уведомления. Установка общего усиления между двух этапов усилителя позволяет уровень шума до разумного уровня и риск перегрузки из-за высокого входного напряжения слишком низко. Вы можете свободно распространять акций прибыль от местных потребностей. Это будет называться: Если бы не представит более-калибровки управления не менее 10 дБ может быть достигнут, можно увеличить коэффициент усиления первого усилителя на 10 дБ и уменьшить коэффициент усиления второй на ту же сумму. Это уменьшает шум второго усилителя.
Как собираетесь напряжении 2,6 В постоянного тока, смотрите главу в тот же фильтр усилителя осуществляется следующим образом.
На выходе, например, является активным Баттерворта фильтр нижних частот четвертого порядка. Это обеспечивает относительно плоский ответ с точностью до почти частоты среза FC и последующим относительно резкого уменьшения амплитуды 24 дБ / октаву. Конечно, вы также можете использовать фильтр низких частот схемы.
Мы имеем здесь дело не в деталях с активных фильтров нижних частот. Вы можете сообщить себе с различными электронными Litaratur. Как это часто бывает, я рекомендую книгу здесь, в полупроводниковой технологии схемы У. Титце и К. Шенк. Другой очень практично книга фильтр или фильтр-Cookbook Cookbook Дон Ланкастер. Насколько я знаю, Есть только оригинальное английское издание. Преимущество этой книги является то, что он приходит с небольшой математической балласта быстро полезные результаты. Кто владеет старый компьютер Atari ST, может мой Suite, как ZIP-файл. Чем больше узнает в ELEC2000, практические компьютерные программы для электроники . В дополнение ко многим другим электронным коммунальные услуги, он имеет активную программу для расчета высоких и низких частот фильтр для второго, четвертого и шестого порядка. Программа называется FILTCOOK. Основа этой программы является вышеупомянутый фильтр Cookbook Дон Ланкастер. Этот электронный утилиты могут работать как эмулятор Atari ST. С гарантией эти программы работают только тогда, когда версия операционной системы, как файл-образ использовать TOS 1.04.
Же фильтр реализован в усилителе
Схеме, показанной на рисунке 7 представляет интерес здесь деталь большей общей цепи. Opamp IC: Ах Opamp от любых двух-или четырехъядерных ОУ. Это, конечно, может быть одно-ОУ. Цепь с IC: Ах генерирует напряжение смещения Ux, что усилитель / фильтр цепи, и все другие части общей схемы. Это необходимо потому, что вся схема работает с одним рабочим напряжением (без питания). Потому что выход LinCMOS-Opamp можно модулировать не симметричны максимум, Ux не может быть на половину рабочего напряжения, как и в случае отсечения положительных амплитуды выходного обрезается более чем амплитуда к GND. Vout выходное напряжение не может достичь максимально возможное значение на всех.
Обратите внимание на окно Vout (Vout = выходного напряжения). В настоящее рабочее напряжение 6 В DC модуляции максимум около 5 V возможно. Амплитудный ограничитель на выходе, который затем сбалансированным, когда напряжения до 2,5 В постоянного тока Ux, а не на половину рабочего напряжения от 3 В постоянного тока. С двух процентов Ux-определения резисторы R6 и R7 Ux имеет значение 2,57 В постоянного тока. Для Ux напряжения при различных напряжениях операционной можете проконсультироваться данные TLC271. Есть хит-парада "Высокий уровень выходного напряжения С. Напряжение питания". C4 служит для ослабить любые нарушения и шумовых напряжений, как R6 и R7 относительно высоким сопротивлением. Это высокое сопротивление делает его особенно имеет смысл, когда Есть маломощных операционных усилителей в игре, так что поперечный ток через R6 и R7 также низким. C5 гарантирует, что источник сопротивления Ux в среднем диапазоне частоты является очень низким. Динамически считается, импеданс соответствует стоимости GND. Для более высоких частот приложений, нужно было бы Элко C5 малоиндуктивного керамический конденсатор 100 нФ параллельно.
Схема усилителя с двумя небольшими различиями, шестой из того же изображения Каждый усилитель разделе содержатся также параллельно с R2 резистор обратной связи или R5, конденсатор C1 и C2. R2 является C1 и C2, вместе с каждым R5 простой фильтр нижних частот первого порядка. Поскольку эти два фильтра низких частот с частью усилителей соединены последовательно, частота среза каждого фильтра нижних частот на затухание значение 1,5 дБ и не выставлен счет, как обычно, на 3 дБ. Формула остается в поле. Ниже право типичной диаграммы Боде показывает сразу, что передачи в полосе пропускания совершенно нелинейной. Кроме того, это показывает, накладные столик. Потому что в целом считается низкочастотный фильтр второго порядка, максимальный уклон в верхнем диапазоне частот предел 12 дБ / октаву. Нельзя не отметить еще, что этот метод фильтрации нижних только показывает свою силу, когда коэффициент усиления на усилителе часть не слишком низкой, так как менее чем за 1 (0 дБ) не может быть усиление.
Она должна быть четко признана в этой схеме, что такое упрощение усилители и фильтры слабо или не подходит для задач измерения. Нелинейность находится в пределах используемого диапазона частот слишком велик. Очень хорошо подходит для таких, как упрощение (ГРП) биологической обратной связи приложений, где все зависит только от напряжения среднее значение преобразуется в звуковой или визуальный сигнал.
