19

E l e k t r o n i k a   d l a   W s z y s t k i c h

E

E

E

E

ll

ll

e

e

e

e

k

k

k

k

tt

tt

o

o

o

o

rr

rr

 

 

w

w

w

w

 

 

E

E

E

E

d

d

d

d

W

W

W

W

Editorial items appearing on pages 19  −  20 are the copyright property of © Segment B. V. Beek, The Netherlands, 1998, which reserves all rights.

Ten  filtr  pomiarowy  opiera  się  na  wcześniej−
szym  opracowanu  Elektora  −  filtrze  Butter−
wortha  5.  rzędu  z tylko  jednym  wzmacnia−
czem operacyjnym. Filtr 20. rzędu jest tu zre−
alizowany  przez  połączenie  czterech  takich
stopni. W punktach TP1, TP2, TP3 są dostęp−
ne wyjścia kolejnych filtrów. Funkcja przeno−
szenia  takiego  filtru  różni  się  wprawdzie  od
funkcji  przenoszenia  klasycznego  filtru  But−
terwortha  20.  rzędu,  jednak  wymagana  stro−
mość zboczy filtru została osiągnięta. Wyma−
gane  pasmo  przenoszenia  zostało  osiągnięte
przez korekcję (przesunięcie w górę) częstotli−
wości granicznych poszczególnych ogniw. Na
drodze  rachunkowej  wyznaczono  −3−decybe−
lowe  pasmo  całego  filtru  na  22kHz.  Aby  to
osiągnąć,  pasmo  poszczególnych  sekcji  musi
wynosić  26kHz.  Pomiary  zbudowanego  mo−
delu wykazały, iż pasmo przenoszenia wynosi
20,9kHz, co jest związane głównie z toleran−
cją użytych elementów. Już to pokazuje wyra−
źnie,  że  tolerancje  elementów  biernych  po−
winny  leżeć  poniżej  0,1%.  W każdej  z czte−
rech  sekcji  filtru  krytyczne  są  tolerancje  12
elementów  biernych,  przy  czym  połączenie
równoległe  rezystorów  traktowane  jest  jako
jeden element.
Parametry obliczone przy użyciu wyższej ma−
tematyki niezmiernie rzadko dają się zrealizo−
wać  w praktyce.  Od−
chyłki  polegające  na
przykład na obniżeniu
częstotliwości 

gra−

nicznej są praktycznie
nie do uniknięcia.
Obliczenia filtru, jeśli
chodzi o kondensato−
ry,  przeprowadzono
dla  dokładnych  war−
tości 

nominalnych

z szeregu  E−12.  Dało
to  nietypowe  warto−
ści  rezystancji,  uzy−
skane przez równole−
głe łączenie dwóch 1−
procentowych  rezy−
storów  z szeregu  E−

96.  Wartości  rezy−
storów  podane  są
w poniższej tabeli.
Jeszcze 

bardziej

o d p o w i e d z i a l n ą
sprawą  jest  dobór
wzmacniacza  ope−
racyjnego. 

Ze

względu  na  dość
szerokie 

pasmo

i małe zniekształce−
nia  musi  on  speł−
niać  wysokie  wymagania  dotyczące  szybko−
ści  oraz  wartości  prądu  wyjściowego.  Duży
prąd  wyjściowy  jest  niezbędny,  ponieważ
układ filtru jest kompromisem między szuma−
mi  wynikającymi  z wartości  impedancji  ob−
wodów RC i obciążeniem, jakie stanowi na−
stępny stopień. W praktyce wymagania takie
może  spełnić  tylko  wzmacniacz  operacyjny
przeznaczony do układów wideo. Zastosowa−
ny wzmacniacz AD828AV firmy Analog De−
vices spełnia te wymagania, choć kwestia ma−
łych  zniekształceń  jest  otwarta.  Jeszcze  lep−
szym rozwiązaniem byłby specjalnie do tego
celu zaprojektowany wzmacniacz zbudowany
z elementów  dyskretnych,  który  miałby  je−
szcze większe prądy wyjściowe i pozwalałby
obniżyć znacząco impedancję obwodów RC.

Pierwotny układ został opracowany do pomia−
rów  właściwości  kodeków.  Sygnały  uzyskane
z kodeka zazwyczaj są obcinane przez ostre fil−
try, by pozostawić tylko sygnały audio. Pozosta−
łe  składowe,  głównie  pozostałości  po  próbko−
waniu  i mieszaniu  są  zazwyczaj  w cyfrowych
kodekach tłumione co najmniej o 50...70dB.
Filtr 5 rzędu pozwala zrealizować takie zada−
nie  tylko  wtedy,  jeśli  wzmocnienie  wynosi
minimum  2.  Aby  całkowite  wzmocnienie
czterech  filtrów  nie  było  za  duże,  w dwóch
ostatnich  zostały  dodane  obwody  tłumiące.
Jako górną granicę przyjęto 2Vsk. Za tłumie−
nie jest odpowiedzialna pierwsza kombinacja
rezystorów.  To  znaczy,  że  impedancja  rów−
noległego  połączenia  R23/R24/R33  musi 
być  równa  impedancji  połączenia  R1/R2. 

Rezystory 

(wzmocnienie=2) 

 

równoległe 

wartość 

wyliczona 

R1,R12  
R2,R13 

4,64k 

422k 

4,5895k 

4,58974k 

R3,R14,R25,R36 
R4,R15,R26,R37 

5,49k 

357k 

5,4069k 

5,40684k 

R5,R16,R27,R38 
R6,R17,R28,R39 

4,64k 

412k 

4,5883k 

4,58787k 

R7,R18,R29,R40 
R8,R19,R30,R41 

4,42k 

5,62M 

4,42k 

4,41649k 

R9,R20,R31,R42 
R10,R21,R32,R43 

4,99k 

374k 

4,9243k 

4,92361k 

R11,R22 

nie montować 

 

 

 

 

 

 

ewentualnie 

 

 

 

R7,R18,R29,R40 
R8,R19,R30,R41 

4,53k 

178k 

4,4176k 

4,41649k 

 

 

 

 

Dodatkowo dla 
tłumienia 6dB 

 

 

 

R23,R34 

9,53k 

 

 

R24,R35 

340k 

 

 

R33,R44 

9,09k 

4,5896k 

4,58974k 

Filtr pomiarowy
20. rzędu

Na płytce przewidziano takie tłumiki we wszyst−
kich stopniach, normalnie nie montuje się jednak
R11 i R22. Jeśli rezystory R7, R18, R29 i R40 zo−
staną indywidualnie dobrane, by miały dokładnie
podaną  wartość,  nie  trzeba  stosować  zaznaczo−
nych na schemacie rezystorów równoległych.
I ostatnia  wskazówka:  źródło  sygnału  musi  być
sprzężone stałoprądowo, a poprzedzający stopień
powinien zawierać wysokiej jakości wzmacniacz
operacyjny przeznaczony do zastosowań audio.

Ton Giesberts

20

Elektor w EdW

E l e k t r o n i k a   d l a   W s z y s t k i c h

Ważniejsze właściwości: 
Napięcie zasilania 

±17,5V 

Pasmo przenoszenia (−3dB) 

20,9kHz 

Tłumienie (40kHz 2Vsk) 

78dB 

Zniekształcenia (THD+N, 1kHz, 1Vsk)  0,005% 
Zniekształcenia (THD+N, 1kHz, 2Vsk)  0,009% 
Wzmocnienie (RL=10k    ) 

7,75 

Impedancja wyjściowa 

75 

 

Wykaz elementów

Rezystory

R

R11,,R

R55,,R

R1122,,R

R1166,,R

R2277,,R

R3388 ..44,,6644kk

Ω

Ω 11%

%

R

R22,,R

R1133  .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..442222kk

Ω

Ω 11%

%

R

R33,,R

R1144,,R

R2255,,R

R3366  .. .. .. .. .. .. ..55,,4499kk

Ω

Ω 11%

%

R

R44,,R

R1155,,R

R2266,,R

R3377 .. .. .. .. .. .. .. ..335577kk

Ω

Ω 11%

%

R

R66,,R

R1177,,R

R2288,,R

R3399 .. .. .. .. .. .. .. ..441122kk

Ω

Ω 11%

%

R

R77,,R

R1188,,R

R2299,,R

R4400  .. .. .. .. .. .. ..44,,4422kk

Ω

Ω 11%

%

R

R88,,R

R1111,,R

R1199,,R

R2222,,R

R3300,,R

R4411 ppaattrrzz tteekksstt

R

R99,,R

R2200,,R

R3311,,R

R4422  .. .. .. .. .. .. ..44,,9999kk

Ω

Ω 11%

%

R

R1100,,R

R2211,,R

R3322,,R

R4433 .. .. .. .. .. .. ..337744kk

Ω

Ω 11%

%

R

R2233,,R

R3344  .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..99,,5533kk

Ω

Ω 11%

%

R

R2244,,R

R3355  .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..334400kk

Ω

Ω 11%

%

R

R3333,,R

R4444  .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..99,,0099kk

Ω

Ω 11%

%

R

R4455  .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..7755

Ω

Ω 11%

%

R

R4466......R

R5544  .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,0000kk

Ω

Ω 11%

%

Kondensatory

P

Poolliissttyyrreennoow

wee  lluubb  ppoolliipprrooppyylleennoow

wee

EEM

MZZ

C

C11,,C

C66,,C

C1111,,C

C1166  .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,77nnFF 11%

%

C

C22,,C

C77,,C

C1122,,C

C1177  .. .. .. .. .. .. .. .. ..11,,55nnFF 11%

%

C

C33,,C

C88,,C

C1133,,C

C1188  .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22nnFF 11%

%

C

C44,,C

C99,,C

C1144,,C

C1199  .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11nnFF 11%

%

C

C55,,C

C1100,,C

C1155,,C

C2200 .. .. .. .. .. .. .. ..339900ppFF 11%

%

Kondensatory inne

C

C2211,,C

C2222 110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

C

C2233,,C

C2244  .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100m

mFF 4400V

V

Półprzewodniki

IIC

C11,,IIC

C22  .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

AD

D882288A

AN

N

Inne

K

K11,,K

K22   .. .. .. .. .. ..ggnniiaazzddaa B

BN

NC

C lluubb cciinncchh

Ω

Ω