Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/Honeywell/D19811103Elc054.shtml

Фильтры на стандартных конденсаторах и с индуктивностями на входах для обеспечения устойчивости высокочастотных транзисторных усилителей

УДК 621.372.542.2

Эд Везерхолд (Ed Wetherhold)
Центр анализа сигналов фирмы Honeywell Inc. (Аннаполис, шт.Мэриленд)

Ed Wetherhold. Standard С, L-input filters stabilize hftransistor amplifiers, pp. 155, 157.

Здесь представлена таблица расчета фильтров нижних частот Чебышева, в которых используются конденсаторы стандартных номиналов2{Электроника, 1980, №14, с.76}. Таблица основана на схеме с индуктивностью на входе, рассчитанной таким образом, чтобы получить характеристику соответствующей емкостной схемы при одновременном обеспечении устойчивости транзисторных усилителей, которые имеют склонность к самовозбуждению в случае подсоединения фильтра с емкостью на входе [1]. Данные 50-Ом фильтры диапазона частот от 1 до 10 МГц можно пересчитать на другие частоты и входные/выходные сопротивления. При этом всегда гарантируется затухание более 40 дБ на октаву.

Номиналы для 30 вариантов этих 7-элементных фильтров были вычислены по простой программе, записанной на языке Бейсик. Характеристика в полосе пропускания для всех вариантов имеет одинаковую неравномерность, а для минимизации коэффициента стоячей волны напряжения установлен коэффициент отражения менее 11%. В случае одинаковых нагрузок на входе и выходе фильтра имеем L1=L7, L2=L5 и C2=C6.

Пользователю для определения величин элементов фильтра с уровнем сопротивления Zx, соответствующего заданной частотной характеристике (т.е. частотам среза по уровню Ар и точкам затухания 3, 30 и 50 дБ), необходимо:

— Вычислить масштабный множитель сопротивления R = Zx/50.

— Вычислить частоту среза по уровню 3 дБ 50-Ом фильтра, согласно формуле F350 = R×F3x,делением Zx на 10n (где n=1, 2...), если необходимо обеспечить условие Fx50 < 10 МГц.

— Взять из таблицы вариант расчета, ближайший к вычисленному значению F350. В новом расчете будут выбраны табулированные значения C и масштабно изменены величины L.

— Вычислить точное значение F3x=F350/R, где F350—табулированное значение частоты по уровню затухания 3 дБ. Аналогично вычислить частоты по уровням затухания Ар, 30 и 50 дБ.

— Вычислить по формуле L = R2×L50 новые значения L для заданных условий нагрузки.

50-ом фильтры нижних частот Чебышева с индуктивностями на входе и выходе

No

Частота, МГц

Коэффициент отражения, %

C2,6, пФ

C4, пФ

L1,7, мкГ

L3,5, мкГ

Ap, дБ

3 дБ

30 дБ

50 дБ

1

0,921

1,08

1,50

1,98

3,57

4700

5600

6,33

14,58

2

1,014

1,18

1,63

2,15

3,89

4300

5100

5,89

13,37

3

1,087

1,29

1,81

2,40

2,88

3900

4700

5,06

12,04

4

1,197

1,41

1,96

2,58

3,41

3600

4300

4,81

11,15

5

1,065

1,45

2,14

2,88

0,61

3300

4300

3,59

10,35

6

1,328

1,54

2,12

2,80

4,16

3300

3900

4,58

10,29

7

1,179

1,60

2,35

3,16

0,64

3000

3900

3,28

9,40

8

1,425

1,68

2,35

3,11

3,12

3000

3600

3,95

9,27

9

1,528

1,86

2,63

3,49

2,21

2700

3300

3,36

8,32

10

1,634

2,06

2,96

3,95

1,43

2400

3000

2,83

7,41

11

1,906

2,07

2,75

3,57

10,65

2400

2700

4,31

8,19

12

1,859

2,27

3,22

4,28

2,04

2200

2700

2,71

6,78

13

2,137

2,53

3,53

4,66

3,12

2000

2400

2,63

6,18

14

2,291

2,78

3,94

5,23

2,21

1800

2200

2,24

5,54

15

2,452

3,09

4,44

5,92

1,43

1600

2000

1,89

4,94

16

2,859

3,11

4,13

5,36

10,65

1600

1800

2,88

5,46-

17

2,849

3,37

4,71

6,22

3,12

1500

1800

1,97

4,64

18

3,126

3,84

5,46

7,26

1,93

1300

1600

1,59

4,00

19

3,475

3,90

5,29

6,91

6,53

1300

1500

2,00

4,17

20

3,269

4,12

5,92

7,89

1,43

1200

1500

1,41

3,70

21

3,985

4,61

6,37

8,39

4,16

1100

1300

1,53

3,43

22

3,538

4,80

7,06

9,49

0,64

1000

1300

1,09

3,13

23

4,274

5,05

7,06

9,33

3,12

1000

1200

1,32

3,09

24

4,633

5,53

7,78

10,29

2,72

910

1100

1,17

2,81

25

5,053

6,12

8,64

11,47

2,30

820

1000

1,03

2,53

26

5,581

6,70

9,44

12,51

2,54

750

910

0,954

2,31

27

6,229

7,41

10,40

13,76

2,85

680

820

0,881

2,10

28

6,791

8,12

11,41

15,11

2,68

620

750

0,796

1,91

29

7,463

8,97

12,65

16,76

2,50

560

680

0,711

1,73

30

8,176

9,85

13,89

18,41

2,44

510

620

0,645

1,57

Рассмотрим пример расчета, где F3x = 6МГц и Zx = 75 Ом. Далее R = 75/50 =1,5 и R2 = 2,25. В результате F350 = 1,5×6=9 МГц. Выбирается фильтр №29, поскольку его значение F30 ближайшее к заданному. Таким образом, С2 = С6 = 560 пФ, а 04 = 680 пФ. Индуктивности равны L1 = L7 = R2×0,711 = 1,6 мкГ, a L3 = L5 = R2×1,73 = 3,89 мкГ. Величины этих индуктивно-стей в общем случае будут нестандартными, что не является проблемой, поскольку любую катушку индуктивности можно удобно намотать на покупные сердечники из порошкового железа. Точные значения fAp частот по уровню затухания 3, 30 и 50 дБ составляют соответственно 4,98; 5,98; 8,43 и 11,17 МГц.

Хотя данная расчетная таблица предназначена для фильтров, работающих в диапазоне частот от 1 до 10 МГц, элементы фильтра можно легко пересчитать для использования на других частотах. Например, фильтры для диапазонов 10—100 и 100—1000 МГц можно получить простым умножением частоты соответственно на 10 или 100 и поделив на эти же числа значения C и L. Аналогичным образом для получения фильтров в диапазонах 1 —10, 10—100 и 100— 1000 кГц следует частоты разделить соответственно на 1000, 100 или 10, а величины элементов умножить на эти же числа.

Литература

1. R.Jack Frost. "Large-scale S parameters help analyze stability", Electronic Design, May 24, 1980, pp.93—98.

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 54, No.22 (627), 1981г - пер. с англ. М.: Мир, 1981, стр.70

Electronics Vol.54 No.22 November 3, 1980 A McGraw-Hill Publication

Ed Wetherhold. Standard С, L-input filters stabilize hftransistor amplifiers, pp. 155, 157.

Раздел: МЕТОДЫ, СХЕМЫ, АППАРАТУРА

Тема:     Из опыта разработчика





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/Honeywell/D19811103Elc054.shtml