Active RC filter design using impedance tapering = Projektiranje aktivnih RC filtara postupkom skaliranja impedancija : doktorska disertacija - Jurišić, Dražen (C. Jurišić ; Fakultet elektrotehnike i računarstva, 2002)
Postupak projektiranja aktivnih-RC nisko-propusnih filtara bez konačnih nula, 2. i 3. reda klase 4, koji imaju nisku osjetljivost i malu potrošnju, dobivenih postupkom skaliranja impedancija je već objavljen [1]. Ljestvičasta RC mreža se nalazi u pozitivnoj povratnoj vezi operacijskog pojačala i upotrebljava se za realizaciju takovog filtra. U ovom radu prikazano je smanjivanje osjetljivosti koje se postiže skaliranjem impedancija u navedenoj ljestvičastoj RC mreži i to za nisko-propusne, visoko-propusne i pojasno-propusne filtre do 6. reda s jednim operacijskim pojačalom. Dani su uvjeti ostvarljivosti navedenih filtara. Također, je pokazano da su filtri do 3. reda rješivi analitički, dok je za rješavanje filtara reda višeg od 3. potrebno upotrijebiti numeričke metode. Pokazano je da visoko-propusni filtar ima dualna svojstva nisko-propusnom filtru u smislu osjetljivosti. Nadalje, između različitih topologija kod pojasno-propusnih filtara, predložena je topologija koja ima najmanju osjetljivost. Osjetljivost filtarske prijenosne funkcije na tolerancije komponenata, istraživana je pomoću Schoefflerove mjere osjetljivosti, kao temelja za usporedbu. Dobiveni rezultati su naknadno provjereni pomoću Monte Carlo analize. Poboljšanja dobivamo besplatno, tj. broj elemenata koji čine filtar, kao i njihov razmještaj (topologija) ostaju nepromijenjeni, jedino se mijenjanjem vrijednosti elemenata značajno utječe na smanjenje osjetljivosti na tolerancije komponenata, kako kod nisko-propusnih, tako i kod visoko- i pojasno-propusnih filtara. Nadalje, prikazano je projektiranje pojasno-propusnih aktivnih-RC filtara s jednim pojačalom, pomoću prilagođene frekvencijske transformacije koja transformira niski-propust u pojasni-propust (NP-PP). Navedenu transformaciju primjenjujemo na nisko-propusni filtarski prototip koji ima duplo niži red od rezultirajućeg filtra. Vidljivo je da ta transformacija odgovara zamjeni otpornika i kapaciteta u ljestvičastoj mreži nisko-propusnog prototipa, sa serijskim i paralelnim RC krugovima u konačnoj pojasno-propusnoj filtarskoj strukturi. Navedena zamjena je rezultat tzv. NP-PP frekvencijske transformacije s gubitcima. Postupak projektiranja tako dobivenih pojasno-propusnih filtara je krajnje jednostavan, jednadžbe su dane u eksplicitnom obliku, a cijeli postupak kreće od nisko-propusnog prototipa. Cjelokupni postupak je provjeren na primjeru i dobiveni rezulati su dvostruko provjereni pomoću programa za analizu PSPICE. Niska osjetljivost je dobivena primjenom postupka skaliranja impedancija. Utjecaj parametra tzv. “dizajn frekvencije” na osjetljivost i šumne karakteristike je detaljno istražen. Pokazano je da odgovarajućim odabirom vrijednosti dizajn frekvencije, osjetljivost filtra, kao i njegove šumne karakteristike mogu biti znatno smanjene. Na kraju, pokazano je da je smanjivanje osjetljivosti postupkom projektiranja skaliranjem impedancija primjenjivo i na projektiranje drugih tipova filtara, npr. na projektiranje niskoosjetljivog filtra klase 3, koji ima negativnu povratnu vezu. Filtar klase 3 je komplementaran filtru klase 4. KLUČNE RIJEČI: Niska osjetljivost, mala potrošnja, mali šum, filtri bez konačnih nula, aktivni-RC filtri, skaliranje impedacija, NP-PP frekvencijsks transformacija s gubitcima, dizajn frequencija.