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根据通用阻抗改换器的S改换完成高通滤波器的规划

基于通用阻抗变换器的S变换实现高通滤波器的设计-在音频系统中,为了避免因采用半导体或其它有源器件带来的非线性和频率特性畸变,保证实现平坦而宽阔的高频响应,通常选用分立元件构成的滤波器来满足DSD(直接数据流)对频率带宽的苛刻要求。而在分立元件有源滤波器的设计与实现过程中,通常要寻找大量数值不同、但精度要求十分严格的元件又非常困难。

导言

音频体系中,为了防止因选用半导体或其它有源器材带来的非线性和频率特性畸变,确保完结平整而宽广的高频呼应,一般选用分立元件构成的滤波器来满意DSD(直接数据流)对频率带宽的严苛要求。而在分立元件有源滤波器的规划与完结过程中,一般要寻觅很多数值不同、但精度要求十分严厉的元件又十分困难。而选用通用阻抗改换器(GIC)因为电路中只要固定电阻电容,运用若干个可变数值电阻即可完结电路规划,所以完结起来反常便利。下面就将其详细规划及运用办法加以详细分析。该办法中的l/S改换完结法可用于规划低通滤波器,而S改换完结规律可用于规划高通滤波器。

1、 通用阻抗改换器

通用阻抗改换器(GIC)的典型电路如图1所示,其驱动点阻抗ZIN能够标明为:

假如把Z4改换为阻抗为1/SC(其间S=jω)的虚拟元件,其它元件为电阻,则驱动点的阻抗为:

这样,该阻抗即与频率成正比,它相当于一个电感,可核算其电感值为:

根据通用阻抗改换器的S改换完结高通滤波器的规划

假如引进两个电容替代Z1和Z3,而Z2、Z4、Z5仍为电阻,则驱动点的阻抗表达式可变为:

可见,该阻抗正比于1/S2,可称为D元件。它的驱动点阻抗为:

假如令C=1F、R2=R5=1 Ω、R4=R,则D可化简为:D=R。为了更好地阐明D元件的特性,如将S=jω带入式(5),则有:

2、 高通改换的完结

事实上,通用阻抗改换器(GIC)也可作为模仿电感运用,其电感值为L=CR1R3R5/R2。若取R1=R2=R3=1 Ω,C=1F,则可得到归一化电感L=R5。这种模仿电感特别合适作为高通臂接地电感。

下面给出通用阻抗改换器(GIC)的另一种运用,即S改换完结法。

所谓S改换,便是用S乘以R、C、L。其成果便是把电阻改换为电感,电容改换为电阻,并将电感改换为频变电阻。但这儿的频变电阻是与S2成正比的。图2给出了S改换的元件改换联系图。

下面给出用GIC完结S2L改换详细运用办法。本规划要求在高通1590 Hz处的最大衰减为0.1773dB,而在465 Hz处的最小衰减为40 dB。其详细的完结办法如下:

(1) 核算陡度系数:ΩS=fC/fS=1590/465=3.4194;

(2) 因滤波特性十分峻峭,所以挑选椭圆函数型,参数如下:

此刻对应的归一化低通电路如图3所示,它标明的是低通原型;

(3) 为了将网络转换为归一化高通形式,可用电容替代电感,其元件值为其倒数。归一化高通形式的电感也取电容值的倒数,其电路如图4所示。

(4) 对图4取S改换,将电容取倒数变为电阻,将电阻替代为电感,并将电感用频变负阻替代,即可取得如图5所示的S改换归一化电路;

(5) 持续反归一化即可得到实践元件值,并终究得到如图6所示的实践电路。

3 、结束语

一般情况下,1/S改换完结法可用于低通滤波器的规划。S改换完结法可用于高通滤波器的规划。现在,通用阻抗改换器GIC(generalimpedance converter)的S改换完结法已可广泛运用于音频体系和超音频体系的滤波器。事实上,本规划办法现已屡次在规划中运用,作用杰出。

责任编辑:gt

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