Elektricke filtry (EFI)


Katedra teorie obvodu, zimni semestr skolniho roku 1999/2000

Namety zadani semestralnich praci
cislo obsah
Z1 DP - antialiasingovy filtr pro system s PCM.
Z2 Mezifrekvencni PP 450 kHz
Z3 Mezifrekvencni PP 10,7 MHz
Z4 PP 50 kHz pro prijimac signalu OMA
Z5 PP 150 MHz
Z6 Vstupni PP pro prijimac FM
Z7 PP pro energetiku I.
Z8 PP pro energetiku II.
Z9 PP pro vyber 1. harmonicke z obdelnikoveho signalu
Z10 PP pro tonovou telegrafii 50 Bd (CCITT R35)
Z11 PP pro tonovou telegrafii 100 Bd (CCITT R37)
Z12 PP pro tonovou telegrafii 200 Bd (CCITT R38)
Z13 DP pro predzpracovani akustickych signalu
Z14 DP pro predzpracovani videosignalu
Z15 DP pro omezeni sumu nf signalu
Z16 DP pro omezeni sumu videosignalu
Z17 DP pro vyber 1.harmonicke z obdelnikoveho signalu
Z18 Filtry pro tonovou volbu I.
Z19 Filtry pro tonovou volbu II.
Z20 DP pro predzpracovani videosignalu
Z21 Filtry pro tonovou volbu III.
EFI 1999/2000
Namety zadani semestralnich praci
Z1 - DP - antialiasingovy filtr pro system s PCM.
Propustne pasmo: 0 - 3400Hz / 0,20 dB
Nepropustne pasmo: 4000Hz -> / utlum v nepropustnem pasmu stanovte z podminky pro 8-bitovy prevod analogoveho signalu na cislicovy.
Doporuceni:
Realizujte jako ARC filtr kaskadni syntezou a simulaci LC prototypu. Obe varianty porovnejte. Uvazujte realne vlastnosti OZ.

Z2 - Mezifrekvencni PP 450 kHz
Stredni kmitocet fo = 450 kHz
Propustne pasmo: fo =(+-)4,5 kHz / 2 dB
Nepropustne pasmo: fo =(+-)9,0 kHz / 60 dB
Doporuceni:
Navrhnete jako pasivni LC filtr, provedte optimalizaci na ztraty a na rozptyl hodnot soucastek.

Z3 - Mezifrekvencni PP 10,7 MHz
Stredni kmitocet fo = 10,7 MHz
Propustne pasmo: fo = (+-)150 kHz / 1 dB
Nepropustne pasmo: fo = (+-)300 kHz 40 dB
Doporuceni:
Navrhnete jako pasivni LC filtr, provedte optimalizaci na ztraty a na rozptyl hodnot soucastek.

Z4 - PP 50 kHz pro prijimac signalu OMA
Navrhnete PP pro prijimac referencniho a casoveho signalu z vysilace OMA. Stredni kmitocet fo = 50 kHz Propustne pasmo: fo = (+-) 1kHz Pozadavky na nepropustne pasmo volte jako kompromis mezi potlacenim rusivych signalu a slozitosti filtru. Zhodnotte moznosti realizace filtru se zuzenym propustnym pasmem (az do (+-)100Hz). Doporuceni:
Navrhnete jako aktivni filtr nekaskadni syntezou pomoci SFB. Optimalizujte SFB pro minimalizaci vlivu tranzitniho kmitoctu OZ.

Z5 - PP 150 MHz
Stredni kmitocet fo = 150 MHz
Propustne pasmo: fo = (+-) 2 MHz / 2,5 dB
Nepropustne pasmo: fo = (+-) 5 MHz / 40 dB
Doporuceni:
Navrhnete jako pasivni LC filtr, provedte optimalizaci na ztraty a na rozptyl hodnot soucastek. Zvolte strukturu filtru tak, aby byl minimalizovan vliv parazitnich kapacit.

Z6 - Vstupni PP pro prijimac FM
Propustne pasmo: 87,5 - 108 MHz / 3 dB
Nepropustne pasmo: 0 - 74 MHz, 120 -> MHz / 40 dB
Doporuceni:
Navrhnete jako pasivni LC filtr, provedte optimalizaci na ztraty a na rozptyl hodnot soucastek. Zvolte strukturu filtru tak, aby byl minimalizovan vliv parazitnich kapacit.

Z7 - PP pro energetiku I.
Stredni kmitocet fo = 168 Hz
Propustne pasmo: fo = (+-) 2 Hz / 0.5 dB
Nepropustne pasmo: fo = (+-)14 Hz / 30 dB
Doporuceni:
Realizujte jako ARC filtr kaskadni syntezou a simulaci LC prototypu. Obe varianty porovnejte. Uvazujte realne vlastnosti OZ.

Z8 - PP pro energetiku II.
Stredni kmitocet fo = 770 Hz
Propustne pasmo: fo = (+-) 8 Hz / 0,5 dB
Nepropustne pasmo: fo = (+-) 60 Hz / 30 dB
Doporuceni:
Realizujte jako ARC filtr kaskadni syntezou a simulaci LC prototypu. Obe varianty porovnejte. Uvazujte realne vlastnosti OZ.

Z9 - PP pro vyber 1. harmonicke z obdelnikoveho signalu
Navrhnete PP pro vyber 1.harmonicke z obdelnikoveho signalu tak, aby harmonicke zkresleni na vystupu filtru nepresahlo hodnotu k = 0,1%. Kmitocet vstupniho signalu 100 kHz.
Kmitoctova stabilita vstupniho signalu: (+-)0,1%.
Doporuceni:
Realizujte jako ARC filtr. Porovnejte reseni v proudovem a napetovem modu. Stanovte pozadavky na aktivni prvek.

Z10 - PP pro tonovou telegrafii 50 Bd (CCITT R35)
Stredni kmitocet fo = 420 - 3180 Hz (Volba!)
Tolerancni schema: Predpis R35 vcetne skupinoveho zpozdeni
Doporuceni:
Parametry prenosove funkce jsou v tabulce . Navrh optimalizujte z hlediska citlivosti kmitoctove charakteristiky na tolerance soucastek. Pri navrhu respektujte pozadavek na minimalni pocet aktivnich prvku.
Doporuceni CCITT R35
50 Bd telegrafni filtry:
1. Stredni kmitocty f0 = 420 + 120.(n-1), kde n=1 az 24, t.j. kmitoctove pasmo 420 Hz az 3180 Hz.
2. Potlaceni pri 43 Hz od strednich kmitoctu max. 6.0 dB (PBW)
Potlaceni pri 60 Hz od strednich kmitoctu min. 17.4 dB (SBW1)
Potlaceni pri 70 Hz od strednich kmitoctu min. 26.1 dB (SBW2)
3. Zkresleni skupinovym zpozdenim max. 5 ms pri f0 43 Hz

Z11 - PP pro tonovou telegrafii 100 Bd (CCITT R37)
Stredni kmitocet fo = 480 - 3120 Hz (Volba!)
Tolerancni schema: Predpis R37 vcetne skupinoveho zpozdeni
Doporuceni:
Navrh optimalizujte z hlediska citlivosti kmitoctove charakteristiky na tolerance soucastek. Pri navrhu respektujte pozadavek na minimalni pocet aktivnich prvku.
Pro reseni muzete vyuzit inverzni Cebysevovu aproximaci (vybrane hodnoty).
Doporuceni CCITT R37
100 Bd telegrafni filtry:
1. Stredni kmitocty f0 = 480 + 240.(n-1), kde n=1 az 12, t.j. kmitoctove pasmo 480 Hz az 3120 Hz.
2. Potlaceni pri 86 Hz od strednich kmitoctu max. 6.0 dB (PBW)
Potlaceni pri 120 Hz od strednich kmitoctu min. 17.4 dB (SBW1)
Potlaceni pri 140 Hz od strednich kmitoctu min. 26.1 dB (SBW2)
3. Zkresleni skupinovym zpozdenim max. 5 ms pri f0 86 Hz

Z12 - PP pro tonovou telegrafii 200 Bd (CCITT R38)
Stredni kmitocet fo = 600 - 3000 Hz (Volba!)
Tolerancni schema: Predpis R38 vcetne skupinoveho zpozdeni
Doporuceni:
Navrh optimalizujte z hlediska citlivosti kmitoctove charakteristiky na tolerance soucastek. Pri navrhu respektujte pozadavek na minimalni pocet aktivnich prvku.
Doporuceni CCITT R38 200 Bd telegrafni filtry:
1. Stredni kmitocty f0 = 600 + 480.(n-1), kde n=1 az 6, t.j. kmitoctove pasmo 600 Hz az 3000 Hz.
2. Potlaceni pri 172 Hz od strednich kmitoctu max. 6.0 dB (PBW)
Potlaceni pri 240 Hz od strednich kmitoctu min. 17.4 dB (SBW1)
Potlaceni pri 480 Hz od strednich kmitoctu min. 26.1 dB (SBW2)
3. Zkresleni skupinovym zpozdenim max. 5 ms pri f0 172 Hz

Z13 - DP pro predzpracovani akustickych signalu
DP ma slouzit jako antialiasingovy filtr pro predzpracovani kvalitniho akustickeho signalu v kmit. pasmu 40Hz - 16kHz pred digitalizaci vzorkovacim kmitoctem 42 kHz.
Utlumove pozadavky: prop. pasmo: amax < 0.2 dB
neprop. pasmo: amin volte tak, aby vyhovel pozadavku na 12-bitovou digitalizaci.
Doporuceni:
Realizujte jako ARC filtr. Optimalizujte navrh pro minimalizaci vlivu realnych parametru aktivnich prvku a pro dosazeni co nejvyssi dynamiky.

Z14 - DP pro predzpracovani videosignalu
DP ma slouzit jako antialiasingovy filtr pro predzpracovani obrazoveho signalu pro digitalizaci.
Propustne pasmo: 0 - 4,5 MHz / amax < 0,5 dB
Nepropustne pasmo volte s ohledem na vzorkovaci kmitocet 12 MHz a 8-bitovou digitalizaci.
Doplnkovym pozadavkem je vyrovnani skupinoveho zpozdeni filtru tak, aby bylo konstantni v celem propustnem pasmu s max. chybou (+-)20%.
Doporuceni:
Realizujte jako pasivni filtr LC. Provedte optimalizaci na ztraty.

Z15 - DP pro omezeni sumu nf signalu
Navrhnete filtr pro omezeni sumu v akustickem pasmu, mezni kmitocet filtru by mel byt volitelny v rozsahu 3 - 10kHz.
Utlum v prop. pasmu < 0,2 dB, v nepropustnem pasmu je predepsan monotonni prubeh utlumove charakteristiky se smernici > 20 dB/oktavu.
Doporuceni:
Realizujte jako aktivni filtr RC. Reseni prizpusobte podmince co nejjednodussi zmeny mezniho kmitoctu.

Z16 - DP pro omezeni sumu videosignalu
Navrhnete filtr pro omezeni sumu videosignalu. Mezni kmitocet filtru by mel byt volitelny v rozsahu 1 - 2 - 4 MHz ve stupnich.
Utlum v prop. pasmu < 0,2 dB, v nepropustnem pasmu je predepsan monotonni prubeh utlumove charakteristiky se smernici > 16 dB/oktavu. Doplnkovou podminkou je vyrovnani skupinoveho zpozdeni v propustnem pasmu pro rozsah 4 MHz tak, aby chyba nepresahla hodnotu 10%.
Doporuceni:
Realizujte jako aktivni filtr RC.

Z17 - DP pro vyber 1.harmonicke z obdelnikoveho signalu
Navrhnete DP pro vyber 1.harmonicke z obdelnikoveho signalu tak, aby harmonicke zkresleni na vystupu filtru nepresahlo hodnotu k = 0,1%.
Kmitocet vstupniho signalu 100 kHz.
Kmitoctova stabilita vstupniho signalu: (+-)0,1%.
Doporuceni:
Realizujte jako ARC filtr. Porovnejte reseni v proudovem a napetovem modu. Stanovte pozadavky na aktivni prvky.

Z18 - Filtry pro tonovou volbu I.
Navrhnete DP a HP pro oddeleni dvou skupin harmonickych signalu. Minimalni potlaceni signalu uvazujte 26 dB.
Prvni skupina:
1215,9 Hz; 1331,7 Hz; 1471,9 Hz; 1645,0 Hz.
Druha skupina:
699,1 Hz; 766,2 Hz; 847,4 Hz; 948,0 Hz.
Doporuceni:
Realizujte jako ARC filtr. Pouzijte aktivni prvky s minimalizovanym napajecim prikonem. Provedte korekci navrhu s ohledem na realne vlastnosti aktivnich prvku.

Z19 - Filtry pro tonovou volbu II.
Navrhnete pasmove propusti pro vyber kmitoctu 1471,9 Hz a 766,2 Hz ze dvou skupin harmonickych signalu:
Prvni skupina:
1215,9 Hz; 1331,7 Hz; 1471,9 Hz; 1645,0 Hz.
Druha skupina:
699,1 Hz; 766,2 Hz; 847,4 Hz; 948,0 Hz.
Minimalni potlaceni signalu uvazujte 26 dB.
Doporuceni:
Realizujte jako ARC filtr. Pouzijte aktivni prvky s minimalizovanym napajecim prikonem. Provedte korekci navrhu s ohledem na realne vlastnosti aktivnich prvku.

Z20 - DP pro predzpracovani videosignalu
DP ma slouzit jako antialiasingovy filtr pro predzpracovani obrazoveho signalu pro digitalizaci.
Propustne pasmo: 0 - 4,5 MHz / amax < 0,5 dB
Nepropustne pasmo volte s ohledem na vzorkovaci kmitocet 12 MHz a 8-bitovou digitalizaci.
Doplnkovym pozadavkem je vyrovnani skupinoveho zpozdeni filtru tak, aby bylo konstantni v celem propustnem pasmu s max. chybou (+-) 20%. Doporuceni:
Realizujte jako aktivni filtr RC. Zvazte moznost reseni v proudovem modu.

Z21 - Filtry pro tonovou volbu III.
Navrhnete pasmove propusti pro vyber kmitoctu 1215,9 Hz a 948,0 Hz ze dvou skupin harmonickych signalu:
Prvni skupina:
1215,9 Hz; 1331,7 Hz; 1471,9 Hz; 1645,0 Hz.
Druha skupina:
699,1 Hz; 766,2 Hz; 847,4 Hz; 948,0 Hz.
Minimalni potlaceni signalu uvazujte 26 dB.
Doporuceni:
Realizujte jako ARC filtr. Pouzijte aktivni prvky s minimalizovanym napajecim prikonem. Provedte korekci navrhu s ohledem na realne vlastnosti aktivnich prvku.


©Bores, Martinek