SYNTFIL - uzivatelsky popis







        PROGRAMOVY SYSTEM PRO NAVRH FREKVENCNICH FILTRU 

                           verze da1



                     Ing.Jana Tuckova,CSc.

                        Ing.Karel Julis            

                     Katedra teorie obvodu

                        FEL CVUT Praha



     1.UVOD



     Nekolikalete zkusenosti s vyuzivanim vypocetni techniky pri

vyuce  linearnich  obvodu,  specielne  frekvencnich  filtru,  na

katedre teorie obvodu Elektrotechnicke fakulty CVUT v Praze, nas

privedly k myslence zaplnit mezeru v nabidce dostupnych programu

pro  syntezu  filtru.  Dosud  se  kombinovaly  male jednoucelove

programy s vyhledavanim v katalogu  a s "rucnim" vypoctem. Nasim

cilem bylo jednak odstraneni vypocetni rutiny a male dostupnosti

katalogu, jednak snaha ukazat systemovy pristup ve vyuce filtru.

Vznikl programovy  system pro syntezu  linearnich filtru. Tomuto

cili  byl podrizen  i vyber  metod a  zpusob jejich  zpracovani.

Interaktivni  zpusob  ovladani   programoveho  systemu  dovoluje

snadnou  modifikaci  pozadavku  a  moznost  sledovani  logickeho

postupu  syntezy.  Diskuse  pedagogu  i  vedeckych pracovniku na

nekolika  konferencich,  ktere  byly  venovany vyuziti vypocetni

techniky  ve vyuce,  nam  pomahaly  ve zpresnovani  a doplnovani

prvni verze  systemu.





     2.SYNTFIL - POPIS MOZNOSTI



     Programovy  system   je  urcen  pro   syntezu  elektrickych

filtru.  V  predkladane  verzi  1  jsou  to  analogove pasivni a

aktivni filtry.

     Jako  vstupni  data  se  zadavaji  utlumove pozadavky podle

tolerancniho  schematu.  Parametry  tolerancniho  schematu  jsou

prepocitany  na parametry  normovane dolni  propusti a  vysledny

navrh je  zpetne odtransformovan na pozadovany  typ filtru.

     Tato  verze pracuje  se tremi  aproximacemi, a  to se dvema

polynomialnimi   (Butterwothovou   a   Cebysevovou   aproximaci)

a s eliptickou  aproximaci (Cauerovou). Pro  zvolenou aproximaci

je :



     a) spocitan cinitel prenosu  G(p),

     b) spocitana charakteristicka funkce fi(p),

     c) prepocitan  amin (to umozni urcit  rezervu aproximace na

        mezi  nepropustneho pasma).





     2.1. POLYNOMIALNI FILTRY LC



     Polynomialni  filtry LC  lze navrhovat  pro libovolny utlum

amax, lze  volit strukturu (T,PI) a  ruzne zakoncovaci odpory

(tato volba  je omezena pouze podminkami  realizace). Program je

schopen doporucit vhodnou volbu R2 pri zadanem R1.



     Skutecne  hodnoty   soucastek  byly  pocitany   na  zaklade

rekurentnich formuli  podle [5].

     Koeficienty G(p) jsou pocitany podle  [7].



     2.2. CAUEROVY ELIPTICKE FILTRY



     K  vypoctu  Cauerovy  elipticke  aproximace, tj. aproximace

s izoextremalni  charakteristikou  v  propustnem  i nepropustnem

pasmu,   bylo  pouzito   analytickeho  zpracovani   a  algoritmu

popsanych  v clanku  [3]. Hodnoty  soucastek techto  filtru jsou

pocitany  metodou  odstepovani  nulovych  bodu  a polu prenosove

funkce. Algoritmus vypoctu byl odvozen  v [6].

V systemu  SYNTFIL  byl  tento  algoritmus poprve naprogramovan,

odladen  a overen.  Ve vsech  pripadech je  mozne volit graficke

znazorneni  G(p)  pro  normovanou  dolni  propust.  Kurzorem lze

vyvolat hodnotu utlumu a kmitocet (souradnice grafu).



     2.3. SYNTEZA AKTIVNICH FILTRU



     Prvni verze SYNTFILu umoznuje  pouze kaskadni syntezu bloku

prvniho  resp. druheho  radu s  operacnimi zesilovaci. Prenosova

funkce pro  zvolenou aproximaci je  rozdelena do bikvadratickych

sekci  (u  Cauerovy  aproximace  je  dvojice  nula-pol  vybirana

z hlediska  optimalizace cinitele  jakosti jednotlivych  sekci).

     Pro realizaci  sekci druheho radu je  mozne volit z nabidky

zatim trinacti zapojeni. Prislusna nabidka zavisi na typu filtru

- dolni propust  (DP), horni propust (HP),  pasmova propust (PP)

a pasmova  zabrana  (PZ)  -  a  na  zvolene aproximaci. Je vzata

v uvahu moznost zmeny hodnot nekterych soucastek.



    3. SYNTFIL - POPIS SYSTEMU



       Program   SYNTFIL   je   modularni   system.   Z  logicke

posloupnosti  navrhovych  kroku  vyplyva  nasledujici  struktura

zakladni kostry programu (obr.1).





          旼컴컴컴컴컴쩡컴컴컴컴컴컴컴컴쩡컴컴컴컴컴컴컴컴컴

 Vrstva     Editor       Analyzator                      

 VSTUP      vstupu       vst. textu                      

          쳐컴컴컴컴컴좔컴컴컴컴컴컴컴컴좔컴컴컴컴컴컴컴컴컴

            Vstupni data pro aproximaci                    

          쳐컴컴컴컴컴쩡컴컴컴컴컴쩡컴컴컴컴컴쩡컴컴컴컴컴컴

 Vrstva     Polynom.   Cauer.    Nestand.               

 APROX      aprox.     aprox.    aprox.                 

          쳐컴컴컴컴컴좔컴컴컴컴컴좔컴컴컴컴컴좔컴컴컴컴컴컴

            Vstupni data pro realizaci / simulaci          

          쳐컴컴컴컴컴쩡컴컴컴컴컴쩡컴컴컴컴컴쩡컴컴컴컴컴컴

 Vrstva     Pasivni    Aktivni   Prepocet   Analyza     

 REAL       realizace  realizace na digit.  a simulace  

          쳐컴컴컴컴컴좔컴컴컴컴컴좔컴컴컴컴컴좔컴컴컴컴컴컴

            Vysledky realizace                             

          쳐컴컴컴컴컴컴컴컴컴컫컴컴컴컴컴컴컴쩡컴컴컴컴컴컴

 Vrstva     Optimalizace       Simulace dig.             

 SPEC       pro ztrat. prvky   filtru                    

          읕컴컴컴컴컴컴컴컴컴컨컴컴컴컴컴컴컴좔컴컴컴컴컴컴



     obr.1.: Kostra programu



     Prvni vrstva  -  VSTUP.

                      Zjistuje ziskani nutnych vstupnich dat pro

                      navrh filtru.



     Druha vrstva  -  APROX.

                      Provadi aproximaci pozadavku na filtr.



     Treti vrstva  -  REAL.

                      Je   urcena    k    realizaci    prislusne

                      aproximujici  funkce.



     Ctvrta vrstva -  SPEC.

                      Je  zatim pouze pripravena a neobsazena.



     Kazde  ucelene  patro  programu  si  vytvari  svoji datovou

strukturu, do  ktere uklada vysledky sve  prace. Ocekava pri tom

existenci  vstupnich  dat   ve  strukture  vytvorene  predchozim

patrem.  Kazde patro  ma pravo  zasahovat pouze  do sve vystupni

struktury. Tak je kdykoli mozne se v navrhovem postupu libovolne

vratit a vytvaret tak variantni reseni daneho problemu.

     Tento  pristup  byl  zvolen  proto,  aby  bylo mozno snadno

vytvaret variantni reseni,  vyplyvajici z mnohoznacnosti postupu

syntezy.



     Zdrojovy text programu je rozdelen do samostatnych jednotek

(units).  Kazda   jednotka  odpovida  jednomu   z  pater  kostry

programu.  Tato  koncepce   dovoluje  snadno  zmenit  vlastnosti

jednoho patra programu bez nutnosti rekompilace celeho systemu.



     Program  vyuziva v  maximalni mire  textovy mod  obrazovky.

Graficky  mod  je  vyvolavan  pouze  v  pripade nutnosti. Tim je

dosazeno  nejvyssi  mozne  miry  kompatibility  s  ruznymi druhy

videokaret   (HGA,,  MDA,   CGA,  EGA,   VGA  atd).



     Programovy   system  je   opatren  interaktivnim   systemem

napovedy (Help).

     System  sleduje postup  reseni ulohy  a poskytne  uzivateli

vzdy  aktualni  napovedu  pro  okamzity  stav  reseni (F1). Text

napovedy  je ulozen  ve vnejsim  diskovem souboru (SYNTFIL.HLP).

Tato  koncepce  umoznuje  uzivateli  modifikovat  obsah napovedy

podle vlastnich pozadavku pomoci textoveho editoru.



     Samotny program  je koncipovan jako  "uzivatelsky pritulny"

(user-friendly).  Obsluha  programu  nevyzaduje  prakticky zadne

znalosti    vypocetni   techniky.    Je   realizovana   vyhradne

prostrednictvim   "roletovych   jidelnicku"   (pulldown  menus).

Vychozi  volby  v  menu  jsou  uskutecneny  tak,  aby  i  proste

potvrzovani jednotlivych voleb vedlo k cili.



     Velmi vyznamnou vlastnosti programu je analyzator vstupniho

textu.

     Uzivateli  je  dovoleno  pracovat  se  systemem bez potreby

vetsich   znalosti  prace   s  vypocetni   technikou.  Existence

analyzatoru eliminuje velmi  neprijemnou vlasnost rady programu,

kterou  je nutnost  striktniho dodrzeni  formatu vstupnich  dat.

Program  SYNTFIL  zpracovava  vstupni  text  metodou vyhledavani

klicovych slov.  V principu je  mozny libovolny zapis  splnujici

nasledujici format:





     ... ..... ... xxxxxx ... ..... . ...   .... yyyyyyyy ....



kde

     ...   jsou libovolne znaky, vcetne ridicich (CR,LF,FF atd)

     xxx   jsou   klicova   slova   (velka   nebo  mala  pismena

           nerozhoduji)

     yyy   jsou numericke konstanty,libovolny zapis slucitelny s

           Turbo Pascalem 5.5



Poradi  zadani  jednotlivych  vstupnich  hodnot  muze  byt zcela

libovolne. Nejsou-li ve vstupnim textu uvedeny (nebo rozpoznany)

vsechny nutne  pozadavky pro navrh  filtru, je uzivatel  pozadan

o jejich doplneni v interaktivnim modu vstupu.





     4. VLASTNI OVLADANI PROGRAMU



     4.1. HLAVNI MENU



VSTUP  POZADAVKU/APROXIMACE



     Lze  volit  vstup  z  klavesnice  -  INTERAKTIVNE  nebo  ZE

SOUBORU.V to pripade je text  analyzovan a jsou vybrany potrebne

udaje.  Pokud  je  text  ve  vstupnim  souboru  neuplny, lze jej

doplnit ci modifikovat  pomoci  editoru  tolerancniho  schematu.

Jednou zadane  hodnoty zustavaji az do  volby jineho typu filtru

nebo do volby NOVE ZADANI.  Dale se zvoli pozadovany TYP FILTRU.

Volbou  jineho  typu  filtru  nez  v  predchazejici  uloze  jsou

automaticky  zruseny  zapamatovane  informace.  Je  mozne  menit

pozadavky na navrhovany filtr  a provest APROXIMACI. Lze vybirat

jeden ze  tri typu aproximace, a  to Butterworthovu (s maximalne

plochou f(p)),  Cebysevovu (se stejnomernym  zvlnenim f(p)) -  v

obou pripadech  pro licha i suda  n - a Cauerovu  (s poly utlumu

v konecnych  kmitoctech). Pro  Cauerovu aproximaci  lze spocitat

koreny pro  liche N a vsechny  tri varianty (A,B,C) pro  sude N.

     Normovana dolni  propust licheho stupne ma  nulu utlumu pri

nulovem kmitoctu a jeden pol utlumu v nekonecnu.

     Pro normovanou dolni propust sudeho stupne lze vybirat mezi

variantami A,B,C.  VARIANTA A ma konecnou  hodnotu utlumu v nule

(amax) a  v nekonecnu (limitne  se blizi k  hodnote amin). Tento

prubeh   utlumove  charakteristiky   lze  realizovat   pouze  se

vzajemnymi indukcnostmi.  Kmitoctovou transformaci z  varianty A

se ziska VARIANTA  B. Ma konecnou hodnotu utlumu  (amax ) v nule

a utlumovy  pol  v  nekonecnu.  Plati:  omegaNB  =  omegainfA  >

omegaNA, kde omegaNA resp. omegaNB jsou meze nepropustneho pasma

pro  variantu  A  resp.  B,  omegainfA  je  nejmensi  hodnota  z

utlumovych polu varianty A. Pro zakoncovaci odpory variant A a B

plati  R1 <  R2 (pro  T-clanek) resp.  R1 >  R2 (pro PI-clanek).

VARIANTA C  se ziska z varianty  B kmitoctovou transformaci tak,

ze  v nule  ma nulovy  utlum  a  v nekonecnu  utlumovy pol.  Pro

zakoncovaci odpory plati R1=R2.

     VYSLEDKY   APROXIMACE  umoznuji   graficke  vyjadreni  nebo

vypocet prenosove  funkce G(p) a  charakteristicke funkce Fi(p).

Volbou UZ ME NEZAJIMAJI se uzivatel dostava zpet na hlavni menu.





PASIVNI  SYNTEZA



     Tato   volba   umoznuje   vypocet   hodnot   SOUCASTI   NDP

nebo   SKUTECNYCH  SOUCASTI   pri  volbe   struktury  a   hodnot

zakoncovacich  odporu.



.pa

VOLBA STRUKTUR PASIVNICH LC FILTRU



     Je    mozna   volba    struktury   navrhovaneho   pasivniho

bezeztratoveho  filtru.  Program  je  schopen  vybrat  vhodnejsi

strukturu  z hlediska  zakoncovacich impedanci  a doporucit  ji.

Samozrejme je ale mozno pozadovanou strukturu i direktivne urcit

volbou "T" nebo "PI".

     Pozadavky  na realizaci.  Lze pozadat  o hodnoty SKUTECNYCH

SOUCASTI  daneho filtru,  popripade o  soucasti ekvivalentni NDP

( normovane dolni propusti ). Tuto  sekci lze take spustit ZNOVU

pro  nastaveni jinych  zakoncovacich impedanci  nebo ji  opustit

volbou DOST.



 POLYNOMIALNI APROXIMACE



 Zakladni zapojeni prickove struktury dolni propusti :



 a) Struktura T - polynomialni aproximace



   G(p) = U1/U2 = Konst * [p^n + gn-1*p^n-1 +...+ g0]



    >컴L1컴쩡횸3   컫컴Ln컴>

                      

           C2          Cn-1

                      

                      



 b) Struktura PI - polynomialni aproximace



   G(p) = U1/U2 = Konst * [p^n + gn-1*p^n-1 +...+ g0]



    >컴컫컴L2컴쩡   횸n-1컴쩡>

                           

        C1     C3            Cn

                           

                           





 Zakladni zapojeni prickove struktury horni propusti :



 a) Struktura T - polynomialni aproximace



   G(p) = U1/U2 = Konst * [p^n + gn-1*p^n-1 +...+ g0]



    >컴C1컴쩡횮3   컫컴Cn컴>

                      

           L2          Ln-1

                      

                      



 b) Struktura PI - polynomialni aproximace



   G(p) = U1/U2 = Konst * [p^n + gn-1*p^n-1 +...+ g0]



    >컴컫컴C2컴쩡   횮n-1컴쩡>

                           

        L1     L3            Ln

                           

                           



 Zakladni zapojeni prickove struktury pasmove propusti:



 a) Struktura T - polynomialni aproximace



   G(p) = U1/U2 = Konst * [p^n + gn-1*p^n-1 +...+ g0]



    >컴L1컴C1컴쩡컴쩡횸3컴C3     쩡컴쩡횸n컴Cn컴>

                                     

               C2  L2               Ln-1Cn-1

                                     

                                     



 b) Struktura PI - polynomialni aproximace



   G(p) = U1/U2 = Konst * [p^n + gn-1*p^n-1 +...+ g0]



    >컴컫컴컫컴L2컴C2컴쩡컴쩡    컴Cn-1컴Ln-1컫컴컫컴>

                                                

        C1  L1         C3  L3                    Ln  Cn

                                                

                                                



 Zakladni zapojeni prickove struktury pasmove zabrany:



 a) Struktura T - polynomialni aproximace



   G(p) = U1/U2 = Konst * [p^n + gn-1*p^n-1 +...+ g0]



    >컴쩡L1컫컫컴쩡L3컫    쩡컫횸n컫컴>

       읕C1켸   읕C3켸          읕Cn켸

              L2               Ln-1

                              

              C2               Cn-1

                              

                              



 b) Struktura PI - polynomialni aproximace



   G(p) = U1/U2 = Konst * [p^n + gn-1*p^n-1 +...+ g0]





    >컴쩡컫횸2컫컴쩡    쩡Ln-1컫컴쩡>

         읕C2켸          읕Cn-1켸  

       L1         L3                 Ln

                                   

       C1         C3                 Cn

                                   

                                   



ELIPTICKA APROXIMACE



 Pozadavky na realizaci eliptickeho filtru.



     Lze  pozadat o  hodnoty SKUTECNYCH  SOUCASTI daneho filtru,

popripade   o   soucasti   ekvivalentni   NDP  (normovane  dolni

propusti).  Dale je  mozne volit  realizaci metodou  odstepovani

nulovych bodu a  polu ZEPREDU nebo ZEZADU. Voli  se dale vstupni

odpor R1, vystupni odpor R2 je vypocitan ( jeho hodnota odpovida

dokonalemu  impedancnimu  prizpusobeni  ).  Tuto  sekci je mozne

opustit volbou DOST.



 Zakladni zapojeni prickove struktury dolni propusti:



      liche N:



 a) Struktura T - elipticka aproximace



    >컴L1컴쩡횸3   컫컴Ln컴>

                      

           L2          Ln-1

                      

                      

           C2          Cn-1

                      

                      



 b) Struktura PI - elipticka aproximace





    >컴쩡컫횸2컫컴쩡    쩡Ln-1컫컴쩡>

         읕C2켸          읕Cn-1켸  

                                   

       C1         C3                 Cn

                                   

                                   



 sude N:

 a) Struktura T - elipticka aproximace



    >컴L1컴쩡횸3   컫컴Ln-1컫컴>

                             

           L2          Ln-2    

                             Cn

                             

           C2          Cn-2    

                             

                             



 b) Struktura PI - elipticka aproximace



    >컴쩡컫횸2컫컴쩡    쩡Ln-2컫컴쩡횸n컴>

         읕C2켸          읕Cn-2켸  

                                   

       C1         C3                 Cn-1

                                   

                                   



 Zakladni zapojeni prickove struktury horni propusti:



     liche N:

 a) Struktura T - elipticka aproximace



    >컴C1컴쩡횮3   컫컴Cn컴>

                      

           C2          Cn-1

                      

                      

           L2          Ln-1

                      

                      



 b) Struktura PI - elipticka aproximace



    >컴쩡컫횮2컫컴쩡    쩡Cn-1컫컴쩡>

         읕L2켸          읕Ln-1켸  

                                   

       L1         L3                 Ln

                                   

                                   



     sude N:



 a) Struktura T - elipticka aproximace



    >컴C1컴쩡횮3   컫컴Cn-1컫컴>

                             

           C2          Cn-2    

                             Ln

                             

           L2          Ln-2    

                             

                             



 b) Struktura PI - elipticka aproximace



    >컴쩡컫횮2컫컴쩡    쩡Cn-2컫컴쩡횮n컴>

         읕L2켸          읕Ln-2켸  

                                   

       L1         L3                 Ln-1

                                   

                                   



 Zakladni zapojeni prickove struktury pasmove propusti:



     liche N:



 a) Struktura T - elipticka aproximace



    >컴L1횮1컴쩡컴컫횸3횮3   컫컴컴컫컴 Ln횮n컴>

                                    

              C2a  C2b           Cna-1 Cnb-1

                                    

                                    

              L2a  L2b           Lna-1 Lnb-1

                                    

                                    



 b) Struktura PI - elipticka aproximace



    >컴쩡쩟횸2a컫횸2b컫    쩡쩟횮na-1컫횮nb-1컫쩡쩡>

        냅횮2a컨횮2b켸         냅횸na-1컨횸nb-1켸 

                                                

      L1 C1                 Ln-2 Cn-2             Ln Cn

                                                

                                                



     sude N:

 a) Struktura T - elipticka aproximace



   >컴L1횮1컫컴쩡L3횮3    쩡컫횸n1횮n1쩡컫컴>

                                         

           C2a C2b        Cna-2 Cnb-2        

                                         

                                      Ln Cn

           L2a L2b        Lna-2 Lnb-2        

                                         

                                         



 b) Struktura PI - elipticka aproximace



    >컴쩡쩟횸2a컫횸2b컫    쩡쩡Cn횸n컴>

        냅횮2a컨횮2b켸         

                              

      L1 C1                 Ln-1 Cn-1

                              

                              



 Zakladni zapojeni prickove struktury pasmove zabrany:



     liche N:

 a) Struktura T - elipticka aproximace



    >컴컫횸1컴쩡쩡컫컫횸3컴   쩡컫컫횸n컫>

        읕C1컴    읕C3컴        읕Cn켸

               L2a L2b        Cna-1 Cnb-1

                                 

                                 

               C2a C2b        Lna-1 Lnb-1

                                 

                                 





 b) Struktura PI - elipticka aproximace



    >컴쩡쩟횸2a컫횸2b컫    쩡쩟횸na-1컫횸nb-1컫쩡쩡>

        냅횮2a컨횮2b켸         냅횮na-1컨횮nb-1켸 

                                                

      L1 C1                 Ln-2 Cn-2             Ln Cn

                                                

                                                

     sude N:

 a) Struktura T - elipticka aproximace



   >컫횸1컫컫컴    컫횸n1컫컴쩡>

     읕C1켸           읕Cn-1켸  

           C2a C2b                Cn

                                

                                Ln

           L2a L2b                

                                

                                



 b) Struktura PI - elipticka aproximace



    >컴쩡쩡L2a컫횸2b컫    쩡컫횮n컫컴>

        읕C2a컨횮2b켸          읕Ln켸

       L1                    Ln-1

                             

       C1                    Cn-1

                             

                             







AKTIVNI  SYNTEZA





     Krome  volby SKONCIT  (navrat do  hlavniho menu),  obsahuje

ROZDELENI  SEKCI  a  SYNTEZU.  Pri  prvni  volbe  z  techto dvou

poslednich    jsou   spocitany    koreny   prenosovych    funkci

bikvadratickych sekci  (optimalizace podle cinitele  jakosti Q),

druhou  volbou  jsou  spocitany  hodnoty  soucastek jednotlivych

bikvadratickych sekci  s tim, ze jsou  pocitany k urcite vychozi

hodnote (hodnotam).  Tyto hodnoty jsou pro  prvni vypocet R=10k,

popr.  C=100nF. Po  vypoctu je  lze samozrejme  zmenit a blok je

ihned prepocitan pro zvolenou hodnotu R, popr. C. Volbou DOST se

lze vratit do hlavniho menu. Verze 1 obsahuje 13 bikvadratickych

sekci. Jsou to:



SALLEN-KEY



Bikvadraticka ARC  struktura velmi vyhodnych  vlastnosti ( nizka

citlivost,  vysoka  stabilita,  snadna  realizovatelnost)  .  Ve

zpetne vazbe je premosteny T-clanek pripojeny mezi vystup filtru

a invertujici vstup operacniho  zesilovace. Cinitel jakosti polu

Qp  < 20.  Pro R4   = 0  dostaneme jednotkove  zesileni. Cinitel

jakosti polu je pro tento pripad Qp < 5.



 Zapojeni DOLNI PROPUSTI :



 G(p) = K*1/(1+p/(wp*Qp)+p^2/(wp^2))

 K    = 1+R4/R3



        旼컴컴컴C1컴컴컴컴커

                  旼컴커  

 >컴R1컴좔훀2컴쩡컴+     

               C2   OZ 쳐컵컴>

                 渼-     

                 냅컴컴  

                 쳐훀4컴컴

                 R3

                 

                 



 Zapojeni HORNI PROPUSTI :



 G(p) = K*(p^2/wp^2)/(1+p/(wp*Qp)+p^2/(wp^2))

 K    = 1+R4/R3



        旼컴컴컴R1컴컴컴컴커

                  旼컴커  

 >컴C1컴좔횮2컴쩡컴+     

               R2   OZ 쳐컵컴>

                 渼-     

                 냅컴컴  

                 쳐훀4컴컴

                 R3

                 

                 





DELIYANNIS



Premosteny T-clanek  realizujici pasmovou propust  2.radu. Jedna

se  o  modifikovane  zapojeni.  Premosteny  T-clanek  je  obecne

pripojen jako zpetna vazba  mezi vystupem a invertujicim vstupem

operacniho zesilovace. Cinitel jakosti polu je Qp < 20.



 Zapojeni PASMOVE PROPUSTI :



 G(p) = K*(p/(wp*Qp))/(1+p/(wp*Qp)+p^2/(wp^2))

 K    = -((1+R4/R3)*R2*C2)/(R1*(C1+C2)-(R4*R2*C2/R3))



        旼컴컴컫컴컴컴컴컴커

       C1      R2          

                 旼컴커  

 >컴R1컴좔횮2컴좔컴-     

                    OZ 쳐컵컴>

                  渼+     

                  냅컴컴  

                  쳐훀3컴컴

                  R4

                  

                  





SCULTETY



Elipticka  sekce 2.radu  realizovana premostenym  T-clankem. Pro

dolni  propust  plati  mezi  nulovym  bodem  prenosu  wz a polem

prenosu wp vztah wp < wz. Cinitel jakosti polu je Qp < 10.



 Zapojeni DOLNI PROPUSTI :



 G(p) = K*(1+(p^2/wz^2))/(1+p/(wp*Qp)+p^2/(wp^2))

 K    = 1+R4/R32

 R3   = (R31*R32)/(R31+R32)

 C2   = C21+C22



            旼컴컴컴C1컴컴컴컴커

                      旼컴커  

    旼컴R1컴좔훀2컫컴컴+     

                      OZ 쳐컵컴>

 >컴탠컴C21컴컴컴캑   渼-     

                    냅컴컴  

    읕컴R31컴컴컴훂컴컵훀31컴컴

                     

                  C22 R32

                     

                     



SCULTETY



Elipticka  sekce 2.radu  realizovana premostenym  T-clankem. Pro

horni  propust  plati  mezi  nulovym  bodem  prenosu  wz a polem

prenosu wp vztah wp > wz. Cinitel jakosti polu je Qp < 10.



 Zapojeni HORNI PROPUSTI :



 G(p) = K*(1+(p^2/wz^2))/(1+p/(wp*Qp)+p^2/(wp^2))

 K    = k*(R4/R32)

 R2   = (R31*R32)/(R31+R32)

 R2   = (R21*R22)/(R21+R22)

 k    = (R2/R21)-(R2*(R4*R32/(R4+R32))/(R22*R31)



            旼컴컴컴R1컴컴컴컴커

                      旼컴커  

    旼컴C1컴좔횮2컫컴컴+     

                      OZ 쳐컵컴>

 >컴탠컴R21컴컴컴캑   渼-     

                    냅컴컴  

    읕컴R31컴컴컴훂컴컵훀4컴컴켸

                     

                  R22 R32

                     

                     





BOCTOR



Elipticka  sekce 2.radu  pouzivajici ve  zpetne vazbe premosteny

T-clanek. Tento typ filtru se  pouziva pro nizke kmitocty. Pomer

kmitoctu nulovych bodu  a polu wz/wp musi byt  maly. Tento filtr

je snadno laditelny. Cinitel jakosti polu  Qp < 5.



 Zapojeni DOLNI PROPUSTI :



  G(p) = K*(1+(p^2/wz^2))/(1+p/(wp*Qp)+p^2/(wp^2))

  K    = k*(R4/(R3+R4))

  k    = (wz/wp)^2



          旼컴컴컫컴컴컴컴컴커

         R1      C2          

                   旼컴커  

 >컴쩡C1컴탠훀2컴탠컴-     

                   OZ 쳐컵컴>

    읕컴컴T컴R3컴T컴쨈+     

                  냅컴컴  

                  쳐훀3컴컴

          R6     R5 R4

                  

                  



TWINT1,2,3



Elipticka  sekce  2.radu.  Eliptickou  sekci  realizujeme filtry

navrhovane podle  Cauerovy aproximace. Zpetna vazba  je u tohoto

zapojeni  realizovana  dvojitym  T-clankem.  To umoznuje snadnou

preladitelnost   a   toto   zapojeni   ma  priznive  citlivostni

vlastnosti.  Varianta  TwinT-1  resp.  TwinT-2  realizuje  dolni

resp.   horni  propust.   Varianta  TwinT-3   realizuje  stejnym

zapojenim  dolni i  horni  propust,  pro dolni  propust odpovida

nahradnimu schematu, pro horni  propust je nutne zamenit vstupni

svorku x za y. Cinitel jakosti polu Qp < 10.



 Zapojeni DOLNI PROPUSTI TwinT-1:



 G(p) = K*(1+(p^2/wz^2))/(1+p/(wp*Qp)+p^2/(wp^2))

 K    = 1

 R1   = R2  = 2*R3 =  R

 C1   = C2  = C3/2 =  C

 C1   = C11+C12



                       旼컴컴컴컴

                       넬컴컴커  

                       윱-      

 >컴컫컴R1컴쩡컴R2컴커    OZ 쳐컵컴>

                   쳐캑+      

     C11              읕컴컴  

     쳐컫컴컵컴횮2컴켸           R5

              旼컴컴         

       R3  C3       +쳐컴컴컴컴

       읕컴좔컫캑 OZ           

                   -쳐       R4

     C12        읕컴컴        

              읕컴컴컴컴       

                                



 Zapojeni HORNI PROPUSTI TwinT-2:



 G(p) = K*(1+(p^2/wz^2))/(1+p/(wp*Qp)+p^2/(wp^2))

 K    = (wz/wp)^2

 C1   = C2  = C3/2 =  C

 R1   = (R11*R12/(R11+R12)) + R13 = R2  = 2*R3 = R



                        旼컴컴컴컴

                        넬컴컴커  

                        윱-      

 >컴컫컴C1컴컴컴쩡횮2컴커  OZ 쳐컵컴>

                      척+      

     R11               냅컴컴켸  

     쳐훀13컫컴훂컴R2컴켸         R5

                  旼컴컴      

           C3  R3       +쳐컴컴캑

           읕컴좔컫캑 OZ        

                       -쳐    R4

     R12            읕컴컴     

                  읕컴컴컴컴    

                                 





TWINT3



Zapojeni DOLNI PROPUSTI TwinT-3: wz > wp



 G(p) = K*(1+(p^2/wz^2))/(1+p/(wp*Qp)+p^2/(wp^2))

 K    = 1

 R1   = R2  = 2*R3 =  R

 C1   = C2  = C3/2 =  C





      x                 旼컴컴컴커

 >컴쩡o컴R1컫컴컴R2컴  넬컴컴커 

                     윱-     

    R7                   OZ 쳐탠컴>

    쳐o컴C1훂컴쩡횮2컨컴캑+     

     y                읕컴컴 

           C3 R3                R5

                              

           읕컨컴컴컴컴컴컴컴컴캑

                                

    R6                           R4

                                

                                





Zapojeni HORNI PROPUSTI TwinT-3: wz < wp



 G(p) = K*(1+(p^2/wz^2))/(1+p/(wp*Qp)+p^2/(wp^2))

 K    = (wz/wp)^2

 C1   = C2  = C3/2 =  C



      x                 旼컴컴컴커

    旼o컴R1컫컴컴R2컴  넬컴컴커 

                     윱-     

    R7                   OZ 쳐탠컴>

  >컵훟컴C1훂컴쩡횮2컨컴캑+     

     y                읕컴컴 

           C3 R3                R5

                              

           읕컨컴컴컴컴컴컴컴컴캑

                                

    R6                           R4

                                

                                





IMPEDANCNI KONVERTOR



Polynomialni  filtr  2.radu  s  impedancnim konvertorem. Cinitel

jakosti polu Qp < 20.



 Zapojeni DOLNI PROPUSTI:



 G(p) = K /(1+p/(wp*Qp)+p^2/(wp^2))

 K    = 1 + R2/R1

                         旼컴컴

 >컴컴R6컴컴쩡컴컴컴컴컴캑+    

          旼좔            OZ 쳐컫컴컴>

          R5  C5       旼-      

          읕쩡         읕컴컴  

            쳐컴훀4컴컴탠컴컴C3컴캑

              旼컴컴           

                  -쳐          

            읕캑 OZ              

                   +쳐쩡컴컴R2컴켸

               읕컴컴 

                       R1

                       

                       





 Zapojeni HORNI PROPUSTI:



 G(p) = K*(p^2/wp^2)/(1+p/(wp*Qp)+p^2/(wp^2))

 K    = 1 + R2/R1

.pa

                         旼컴컴

 >컴컴C6컴쩡컫컴컴컴컴컴캑+    

                         OZ 쳐쩡컴>

            R5        旼-     

                      읕컴컴 

            쳐컴C4컴컴탠컴훀3컴캑

             旼컴컴          

                 -쳐         

            읕 OZ             

                  +쳐쩡컴컴R2컴

              읕컴컴 

          R6           R1

                      

                      





 Zapojeni PASMOVE PROPUSTI:



 G(p) = K*(p/(wp*Qp))/(1+p/(wp*Qp)+p^2/(wp^2))

 K    = 1 + R2/R1

                         旼컴컴

 >컴컴R6컴쩡컫컴컴컴컴컴캑+    

                         OZ 쳐쩡컴>

            R5        旼-     

                      읕컴컴 

            쳐컴C4컴컴탠컴훀3컴캑

             旼컴컴          

                 -쳐         

            읕 OZ             

                  +쳐쩡컴컴R2컴

              읕컴컴 

          C6           R1

                      

                      





BERKA-HERPY



Elipticka sekce 2.radu  realizovana Berka-Herpyho filtrem. Jedna

se o spolecne zapojeni pro realizaci dolni a horni propusti. Typ

filtru je  rozlisen podle podminek  pro hodnoty nekterych  prvku

obvodu  v zavislosti  na poloze  polu a  nulovych bodu  prenosu.

Cinitel jakosti polu Qp < 50.



 Zapojeni DOLNI PROPUSTI: R9  = 0,  R10 = ....

.pa

            旼훀6컴컴컴컴컴컴컴컴컴커

            쳐컴훀5컴    旼컴R2컴컴T컴컴컴컴컴컴컴

            넬컴컴커                   旼훀3컴컴

            윱-          旼컴컴      쳐컴횮1컴

               OZ 쳐좔C2컨캑+          넬컴컴커 

           旼+              OZ 쳐좔R1컴졍-     

            읕컴컴      旼-              OZ 쳐좔>

 >컫훀7컴컴         旼R9캑 읕컴컴 旼R11컫+    

   읕컴컴컴T컴컴컴컴컨컴컴T컴컴컴컴켸     냅컴컴켸

                                        

           R8             R10             R12

                                        

                                        





 Zapojeni HORNI PROPUSTI: R11 = 0,  R12 = ....



            旼훀6컴컴컴컴컴컴컴컴컴커

            쳐컴훀5컴    旼컴R2컴컴T컴컴컴컴컴컴컴

            넬컴컴커                   旼훀3컴컴

            윱-          旼컴컴      쳐컴횮1컴

               OZ 쳐좔C2컨캑+          넬컴컴커 

           旼+              OZ 쳐좔R1컴졍-     

            읕컴컴      旼-              OZ 쳐좔>

 >컫훀7컴컴         旼R9캑 읕컴컴 旼R11컫+    

   읕컴컴컴T컴컴컴컴컨컴컴T컴컴컴컴켸     냅컴컴켸

                                        

           R8             R10             R12

                                        

                                        



NOVE  ZADANI



Rusi  vsechny informace  o dosud  resene uloze  a umoznuje resit

dalsi.



UKONCENI  PROGRAMU





     5. ZAVERECNE ZHODNOCENI



     Programovy system SYNTFIL vznikl na zaklade potreby vyuky v

predmetu  Teorie obvodu  III ve  tretim rocniku elektrotechnicke

fakulty  CVUT  v  Praze.  Na  zaklade  pripominek  z  diskusi na

konferencich a  na zaklade zkusenosti  z jeho zarazeni  do vyuky

byl  doplnovan a  modifikovan. Snadnost  tohoto procesu  je dana

koncepci  programu (modularni  system). Totez  plati o budoucich

verzich  SYNTFILu.  Predpoklada  se  rozsireni  aktivni  syntezy

analogovych obvodu, a to  jednak rozsireni nabidky typu zapojeni

bikvadratickych  clanku pro  kaskadni syntezu,  jednak rozsireni

metod o  simulaci indukcnosti pomoci  gyratoru a FDNR  (dvojnych

kapacitoru),  ale  take  o  zarazeni  syntezy cislicovych filtru

(v  jednoduche  forme  na  podporu  vyuky  teto  oblasti v ramci

predmetu Teorie obvodu III a  pro novy predmet zarazeny do vyuky

od skolniho  roku 1992-1993, ktery ma  nazev Synteza analogovych

a cislicovych filtru a je  nadstavbou a pokracovanim stavajiciho

predmetu Teorie obvodu III).

     V  soucasne  dobe  je  program  urcen  pro  navrh malo nebo

stredne narocnych  filtru ( vyplyva  to z jeho  puvodniho urceni

pro  pedagogicke  ucely,  i  kdyz  je  ho  mozne  pouzivat i pro

prakticke  ucely). Navrh  narocnejsich filtru  nebo presny navrh

filtru  respektujici  parazitni  vlivy   prvku  nebo  ztraty  je

predmetem tvorby dalsich navazujicich programovych souboru.

     Pri  vytvareni  programoveho  systemu  SYNTFIL byly pouzity

nektere  metody  popsane  ve  starsi  literature, napr.[5], [7],

ktere  byly algoritmizovany,  a dale  puvodni algoritmy  popsane

v [3],[4].  Stejne  tak  byla  vytvorena  vlastni verze graficke

casti programu.



     Program  je psan  v jazyce  Turbo Pascal,  verze 5.5  firmy

Borland.

.pa

     LITERATURA



[ 1]  Tuckova,J.,Julis,K.:  Synteza  eliptickych  filtru.Sb.Nove

      smery v spracovani signalov. Rackova dolina.1990.



[ 2]  Tuckova,J.,Julis,K.: Navrhovy  system SYNTFIL.  Celostatni

      seminar STO-4 "Vypocetni technika ve vysokoskolske vyuce."

      Sbornik prednasek. Brno, rijen 1991, str.23-26.



[ 3]  Tuckova,J.,Julis,K.: Navrhovy  system pro  syntezu filtru.

      Slaboproudy obzor, Praha, 1991 (v tisku).



[ 4]  Vlcek,M.,  Kvasil,J.,  Julis,K.:  Algoritmy  pro  Cauerovy

      elipticke filtry.Slab.obzor,sv.49,c.8,Praha 1988.



[ 5]  Matzner,I.:  Rekurent.vztahy  pro  realizaci LC prickovych

      obvodu. (Pripraveno k publikaci.)



[ 6]  Weinberg,L.: Network Analysis and  Synthesis. McGraw-Hill,

      1962.



[ 7]  Mikulec,M.: Program CHARAKY.Katedra teorie obvodu,FEL CVUT

      Praha.



[ 8]  Lam,H.Y-F.:  Analog   and  Digital   Filters.  Design  and

      Realization.Prentice-Hall,INC.,Englewood Cliffs,N.J.07632,

      1979.



[ 9]  Saal,R.: Handbuch zum Filterentwurf.AEG-Telefunken,Berlin.

      Firmenverlag D1000,33/1979.



[10]  Berka, J.C., Herpy, M.: Active RC filter design, Budapest,

      Akademiai Kiado, 1986.







 ---------- last rev. 2.1.1992 ------------------