Схемная реализация фильтров

При использовании для построения Л? С-фильтров лестничного типа заземленных КИН продольные цени фильтра могут содержать только последовательные соединения ЬС. При этом в каждую поперечную цепь и цепь нагрузки следует включить последовательный ключ, инвертирующий напряжение. Каждый элемент фильтра реализуется на элементах, приведенных на рис. 13.31. Управление ключами фильтра, содержащего такие элементы, осуществляется с помощью определенной совокупности тактовых импульсов. Способ построения лестничных фильтров с использованием КИН и их схемные особенности проиллюстрируем на примере /??С-фильтра верхних частот 5-го порядка, электрическая схема которого изображена на рис. 13.33, а [51]. Заметим, что элементы па этой схеме обозначены символом Як как резисторы, поскольку взаимосвязь между напряжением и током в области |/ всех для элементов, приведенных на рис. 13.31, выражается через Я.

Для имитации фильтра 5-го порядка требуется (5 + 1)/2 = 3 ключа, инвертирующих напряжение (рис. 13.32, г). Имитирующая схема ФВЧ изображена на рис. 13.33, б. На схеме в соответствии с рис. 13.31:

• • источник напряжения представлен источником /7_ВХ, ключом 6 и емкостью С,;
• • конденсаторы фильтра /?₃, Я^ Я₆, Я₁, Я₉ — емкостями С₃, С₄, С₆, С₇, С₉;
• • катушки индуктивности Я₅, /?₈ — емкостями С₅, С₈, включенными в диагонали мостов, составленных из ключей 3, 4;
• • нагрузочный резистор Я₂ — емкостью С₅ и ключом 6.

Для управления ключами фильтра используется совокупность импульсных сигналов, приведенных на рис. 13.33, в, при этом от;

Рис. 1333. Я?С-фильтр верхних частот 5-го порядка (а), имитирующая схема фильтра с тремя ключами, инвертирующими напряжение (б), и управляющие сигналы (в).

дельные тактовые импульсы имеют следующее назначение: 1 и 2 — управление ключами, инвертирующими напряжение; 3 и 4 — реализация индуктивностей; 5 — сигнал для заземления выхода (?/₂); 6 — реализация Я₂.

Способ построения фильтров с использованием КИН по сравнению с применением интеграторов упрощает изготовление ключей в монолитном исполнении, уменьшает площадь, занимаемую фильтром, а также снижает энергоемкость. Использование билинейного преобразования для имитации аналоговых элементов 5С-элементами допускает более низкую частоту дискретизации и размещение нулей передаточной функции в произвольных точках полосы задерживания (непропускания) фильтра. Эго позволяет вдвое сократить число ОУ, чем при реализации фильтра путем имитации его графа с помощью интеграторов, полученных преобразованием без потерь. Однако этот способ отличается большой чувствительностью к паразитным емкостям. Кроме того, для управления ключами требуются сложные сигналы генератора. В некоторых практических схемах генератор формирует более десяти сигналов в различных фазах, которые произвольным образом накладываются друг на друга, в то время как для схем с интегратором достаточно двухфазного генератора [51 ].