оптимизацию динамического диапазона. Например, иногда необходимо использовать в первом каскаде звено нижних частот или полосно-нропускающее звено для того, чтобы сохранить высокие частоты усилителей и посредством этого избежать проблем, связанных со скоростью нарастания. Аналогичным образом в последнем каскаде желательно иметь звено с характеристикой верхних частот или полосно-пропускающей, чтобы устранить пульсации источника питания или шумы, существующие в самих усилителях, в выходном сигнале. Если такие ограничения наложены на первый и последний каскады, то последовательность соединения остальных звеньев можно определить согласно они-санным выше рекомендациям.

Даже усиленное изучение теории активных фильтров само но себе не заставит работать фильтр. Это выясняется в первые же часы лабораторных занятий по фильтрам. Многие студенты, которые никогда не имели каких-либо затруднений в теоретических вопросах, часто бывают озадачены своим первым опытом с операционным усилителем. Последний реально оказывается более сложным, чем идеальный усилительный элемент, объединяющий один выходной и два входных узла. Теоретический материал по активному фильтру второго порядка с одной парой комплексных полюсов легко понять, но при претворении этой теории в практику весьма вероятно возникнут проблемы, особенно для начинающих.

Эта глава может служить в качестве введения для начинающих и как справочная для уже имеющих опыт использования операционных усилителей, но не в проектировании активных фильтров.

8.1. Оперативный метод проектирования активного фильтра

Первым этапом расчета активного фильтра являются запись и проверка машинной программы (см. приложение Г) для выбранных из гл. 5 звеньев активных фильтров.

На втором этапе прогоняется данная программа до получения решений, удовлетворяющих заданным требованиям с учетом рассматриваемых в разд. 8.2 соображений.

Третий этап состоит в построении фильтра с использованием вычисленных на втором этапе значений элементов, KOTopfie в большинстве случаев представляют компромисс между различными требованиями. В общем случае этот этап сопровождается описанной в гл. 6 детерминистической настройкой (разд. 6.4).

В последний четвертый этап выносятся измерения активного фильтра. Сюда включаются измерения характеристик прежде всего отдельных фильтровых звеньев и затем всего построен-

Практические рекомендации

по проектированию активных фильтров

НОГО каскадного фильтра. В некоторых случаях за этим этапом должна следовать функциональная настройка отдельных звеньев, как описано в гл. 6 (разд. 6.2).

При переводе заданных программ на язык ЭВМ на первом этапе в большинстве случаев, вероятно, придется столкнуться с проблемами их программирования. Сами же программы были тщательно проверены и перепроверены так, что ошибок в них не предвидится. Для проверки правильности перевода программ на машинный язык в приложении Г даны численные примеры.

После второго этапа, т. е. прогона программы для наиболее совершенных цепей (например, схемы 14 и 15 в гл. 5), для неопытного разработчика многие вопросы могут остаться открытыми. В цепях, для которых необходимо задавать несколько входных величин, такие, как номиналы конденсаторов, начальный параметр, номинал необязательного резистора и/или постоянный коэффициент, и которые могут выбираться независимо и оказывают влияние на результирующее произведение усиление-чувствительность (ПУЧ), рекомендуется выполнять несколько прогонов программы. Это позволит разработчику исследовать поведение самой цепи от данных параметров, как, например, частоты полюсов и нулей и добротностей. После прогона нескольких моделей каждой отдельной цепи появится чувство того, в каком направлении следует менять входные параметры так, чтобы получались не слишком высокие значения ПУЧ и не было чрезмерного разброса номиналов пассивных элементов. Особое внимание следует уделить изучению следующего разд. 8.2, в котором рассматривается тесная взаимосвязь между выбором активных и пассивных элементов.

Наилучший способ получения практических расчетных значений элементов цепи состоит в следующем: во-первых, выбрать и точно измерить номиналы конденсаторов, во-вторых, ввести эти измеренные значения в соответствующую программу и, в-третьих, варьировать оставшимися свободными параметрами программы до тех пор, пока не будут получены практические номиналы резисторов. При таком эмпирическом определении результирующее значение параметра ПУЧ не должно превышать 4Q, если оно вычисляется из программы.

В большинстве же случаев для низко- и среднедобротных цепей в этих программах сначала вычисляется оптимальное значение параметра Р, чем обеспечивается минимальное значение ПУЧ для заданных номиналов конденсаторов. Тогда сама программа позволяет изменять значение Р. Это изменение очень полезно, когда должны использоваться дискретные номиналы некоторых резисторов (например, те, которые в дальнейшем не предназначены для функциональной настройки). Второе преимущество того, что имеется возможность варьировать параметр Р, заключается в том, что удается снизить разброс