Návrh kmitočtového filtru

Ladislav Kašper

Master's thesis

Frequency filter design

Abstract:

Diplomová práca je zameraná na návrh a simuláciu aktívnych kmitočtových filtrov s operačným zosilňovačom a pasívnymi prvkami RC. Prvá časť práce sa venuje teoretickému rozboru problematiky, možnosťami riešenia a analýzy. Predovšetkým odvodením napäťového prenosu Sigorského metódou, relatívnych citlivostí jednotlivých súčiastok zapojenia a ich dopad na zmenu modulovej a fázovej frekvenčnej charakteristiky. V práci sú ďalej navrhnuté zapojenia dolno priepustného filtra štruktúry Sallen-Key a Multiple Feedback, pričom z každej štruktúry je realizovaná aproximácia typu Butterworth a Čebyšev. Výstupom je porovnanie štruktúr z hľadiska výrobnej tolerancie hodnôt. Použitým aktívnym prvkom je operačný zosilňovač UA741. Funkčnosť a správanie filtrov je vo všetkých prípadoch odsimulovaná v programe SNAP a takisto overená meraním realizovaných zapojení vo frekvenčnej oblasti od 10 Hz do 50 kHz.

Abstract:

The context of this thesis is focused on simulation and design of active frequency filters with operational amplifier and passive components of RC. The first part of the thesis is addressed to the theoretical analysis of the problem, followed by the possible solutions and evaluations of the given problem. Especially by conducting a voltage transfer function by using Sigorsky method, relative sensitivities of the individual connective parts and their impact on the change of magnitude and frequent phase response. Furthermore, the thesis contains blueprints of low-pass filter connectors from the Sallen-Key and Multiple Feedback topology. From each topology a Butterworth and Chebyshev type approximation has been created. The outcome of this research is the comparison of these topology from the outlook of a manufactured measures of tolerance. I have used the UA741 operational amplifier as the actively used component. The functionality and behavior of the filters has been simulated in every case through the SNAP program. These two attributes have also been verified by the measurements at the frequency level from 10hz to 50 kHz.

Keywords

operačný zosilňovač, kmitočtový filter, dolná priepusť, aktívny filter RC, Sallen-Key, Multiple Feedback, topológia, aproximácia, Butterworth, Čebyšev, Bessel, prenosová funkcia, Sigorského metóda, citlivostný koeficient, relatívna citlivosť, tolerancia, numerická analýza, symbolická analýza, semisymbolicka analýza, simulácia, SNAP, modulová frekvenčná charakteristika, fázova frekvenčná charakteristika

Keywords

operational amplifier, frequency filter, low-pass filter, active RC filter, Sallen-Key, Multiple Feedback, topology, approximation, Butterworth, Chebyshev, Bessel, transfer function, Sigorskij method, sensitivity coefficient, relative sensitivity, tolerance, numerical analysis, symbolic analysis, semi-symbolic analysis, simulation, SNAP, magnitude frequency characteristics, phase frequency characteristics

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 5. 2012

Thesis defence

• Date of defence: 29. 5. 2012
• Supervisor: Libor Gajdošík
• Reader: Zdeněk Tesař

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Master programme / field:
Informační a komunikační technologie / Telekomunikační technika