Zaloguj się
Wszystkie
16 stycznia 2025
37
Wzmacniacze selektywne z założenia przeznaczone są do wydzielania i wzmacniania sygnałów w określonym pasmie częstotliwości oraz tłumienia sygnałów o częstotliwościach leżących poza wybranym fragmentem spektrum. W zależności od przyjętych wymagań mogą one mieć różny przebieg charakterystyki amplitudowej. Generalnie wyróżnia się wzmacniacze selektywne: dolnoprzepustowe, górnoprzepustowe, pasmowoprzepustowe oraz pasmowozaporowe, czyli selektywnie tłumiące sygnały. Wzmacniacze selektywne stosuje się m.in. w urządzeniach telekomunikacyjnych, audiowizualnych, radarowych, automatyce przemysłowej, technice pomiarowej, telemetrii i w wielu innych dziedzinach elektroniki sygnałowej. Mogą one być wykonywane w różny sposób. Do dwóch podstawowych topologii należą: układy z obwodem rezonansowym, włączonym między dwa stopnie wzmacniające oraz topologie z obwodem selektywnym, włączonym w obwód sprzężenia zwrotnego. Wzmacniacze z selektywnym sprzężeniem zwrotnym nazywane są też filtrami aktywnymi lub amplifiltrami. Spośród licznych, stosowanych w praktyce koncepcji amplifiltrów, poczesne miejsce zajmują rozwiązania typu Sallen–Key, które wyróżnia prosta topologia, a także znaczna łatwość projektowania i implementacji w technologiach scalonych. Warto w tym miejscu zaznaczyć, że obwody selektywne w amplifiltrach m.cz. są w znakomitej większości oparte na elementach RC, które zapewniają znacznie bardziej zwartą konstrukcję i lepszą odporność na interakcje elektromagnetyczne z otoczeniem od komponentów indukcyjnych, które z kolei przy niższych częstotliwościach mogą też osiągać znaczne gabaryty i wysokie ceny. Z kolei we wzmacniaczach selektywnych w.cz., jako elementy kształtujące charakterystyki częstotliwościowe, zdecydowanie dominują elementy LC, piezoceramiczne i kwarcowe, które oferują znacznie korzystniejsze właściwości (m.in. dokładność, powtarzalność oraz stabilność temperaturową i czasową częstotliwości charakterystycznych, a także innych parametrów elektrycznych).
Metodyka pomiarów i zastosowane układy
W zaprezentowanych dalej testach jako źródło sygnału pomiarowego ponownie zastosowano generator-wobulator z modułem DDS (AVT5980, EP 4...6/2023), który pracował jako generator przestrajany ręcznie w wybranych zakresach częstotliwości. Poziom sygnału na wyjściach amplifiltrów był odczytywany ręcznie za pośrednictwem szerokopasmowej sondy logarytmicznej AVT5991 (EP 8...9/2024) oraz multimetru cyfrowego (oscyloskop cyfrowy posłużył wyłącznie do kontroli kształtu mierzonego przebiegu napięcia). Dalej dane pomiarowe były wprowadzane do tabel, na podstawie których powstawały stosowne wykresy.
Aplikacja sieciowa udostępniana bezpłatnie przez firmę Analog Devices (ADI) pod adresem internetowym https://tools.analog.com/en/filterwizard/ służy do projektowania amplifiltrów. We wszystkich trzech zaprojektowanych i zmierzonych układach filtrów aktywnych zastosowano popularny i łatwo dostępny, podwójny wzmacniacz operacyjny TL082, który w przedmiotowych projektach uznano za rozsądny zamiennik dla specjalizowanych, nowoczesnych wzmacniaczy operacyjnych produkcji ADI, rekomendowanych przez wspomniane narzędzie projektowe.
Tabela 1 przybliża wybrane parametry dynamiczne układu TL082. Wynika to, że układ oferuje bardzo wysoką impedancję wejściową i bardzo niski wejściowy prąd polaryzacji – zapewne z uwagi na obecność tranzystorów JFET na wejściach różnicowych. W dodatku relatywnie wysokie wartości parametrów w opisywanych zastosowaniach: iloczynu „wzmocnienie-pasmo” GBP oraz wzmocnienia w otwartej pętli, pozwalają traktować ten podzespół niemalże jako idealny wzmacniacz operacyjny. Pozytywną percepcję zamiennego zastosowania tutaj układu TL082 dopełnia bardzo niski współczynnik zawartości harmonicznych THD w układzie testowym o dość znacznym wzmocnieniu i sporym napięciu wyjściowym.
Narzędzie projektowe firmy Analog Devices pozwalało na kilkuetapowe przygotowanie projektów filtrów – łącznie ze stosownymi symulacjami konkretnych rozwiązań układowych i dlatego w tym przypadku żadne odrębne symulacje nie były realizowane. Pełne cykle projektowe zostały opisane w dalszej części publikacji – wraz z opisami kolejnych etapów kreowania fizycznych układów.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
