Úloha je zaměřena na sestavení tolerančního schematu PP ze zadání požadavků pomocí středního kmitočtu a šířky pásma. Dále na optimalizaci z hlediska reálných vlastností obvodových prvků a na diskusi výběru hodnot prvků. Část řešení je provedena s využitím starších programů (SYNTFIL, SADYS, KOS). Pokud při návrhu využijeme "návrhovou stránku" Ondřeje Koblihy, můžeme porovnat výhody a nevýhody takového postupu. Postup je realizován v souladu s [1], proto jsou u jednotlivých kroků uváděny i odkazy na příslušné stránky nebo vztahy v [1].
Navrhněte mezifrekvenční pásmovou propust (PP) pro
kmitočet 10,7MHz pro monofonní FM přijímač.
Obsah:
Při realizaci filtru je třeba zvážit dva okruhy vlastností. Jednak vliv reálných
vlastností obvodových prvků (u LC filtrů je to vliv činitele jakosti cívek),
jednak realizovatelnost navržených hodnot obvodových prvků.
Pro ověření vlivu Q při použití "návrhové stránky" využijeme přímo příslušnou
část. Obecně použijeme simulační program, v němž příslušným způsobem doplníme
"ztrátové" rezistory. V případě, že filtr nevyhoví, je třeba návrh opravit.
Program KOS počítá s nesymetrickým zakončením filtru
(nepotřebuje charakteristickou funkci), proto budou navržené
hodnoty odlišné od hodnot v odstavci "Realizace LC filtru".
Jako vstupní data pro program KOS použijeme:
Výsledek: minimální hodnota Q = 5.
Literatura:
Jednou z možností je provést "optimalizaci na ztráty". Např. pomocí programu KOS.
Program KOS optimalizuje NDP, potřebujeme proto nejprve určit
vztah mezi činitelem jakosti cívek v PP a činitelem jakosti
součástek v NDP. Platí:
QNDP = QPP / q,
kde q = fm / (fp - f-p).
Pro náš případ je q = 10700/76 = 140.79.
a budeme se snažit o dosažení co nejmenší hodnoty Q. T.j. budeme
hledat takové Q, pro které budou mít všechny součástky po optimalizaci
ještě kladné hodnoty.
nebo ze vstupu, R1 = 1, G2 = 0.
Tomu odpovídá QPP cca 705, což je podle [1], strana 14 u horní
hranice realizovatelnosti cívek. Rozbor výsledku simulace pomocí
programu SADYS si lze prohlédnout
zde. Uvedený rozbor je proveden na úrovni NDP
(výsledek je přehlednější). Pokud provedeme transformaci na PP a budeme uvažovat
odpovídající hodnotu QPP, je třeba si při simulaci uvědomit, že pokud
pracujeme s paralelním rezonančním obvodem, náhradní schema tvořené seriovou
kombinací L a R paralelně s kapacitorem vede ke změně rezonančního kmitočtu. Pro
ověření výsledku lze použít paralelní rezistor ke kapacitoru (simulujeme Q
rezonančního obvodu), pro návrh by bylo třeba provést příslušnou korekci hodnot
induktoru pro zachování rezonančního kmitočtu.
[1] Martinek,P.,Boreš,P.,Hospodka,J.: Elektrické filtry. Vydavatelství ČVUT,
Praha, 2003
©Petr Bores