ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ АКТИВНЫХ ФИЛЬТРОВ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ Ε-СЛОЯ

Цель. Статья посвящена разработке метода проектирования аналоговых, в том числе активных фильтров, отличающегося от известных методов использованием принципиально иного подхода к выбору критериев оптимизации.

Метод. Большинство современных методов рассчитывают параметры образующих фильтр  электронных компонентов исходя лишь из обеспечения требуемых значений коэффициентов полинома передаточной функции. При этом обеспечение требуемой стабильности и  воспроизводимости характеристик фильтра достигается преимущественно технологическими приемами, например, за счет использования прецизионных элементов. В то же время  достичь аналогичного эффекта можно и иным способом, а именно рациональным выбором  значений параметров компонентов схемы. Такой подход возможен в силу того, что при  расчете имеется возможность выбирать значения отдельных компонентов схемы  произвольным образом, а необходимые значения коэффициентов полинома передаточной  функции получать подбором значений оставшихся элементов. Таким образом, решая оптимизационную задачу, можно добиваться наилучших результатов проектирования в соответствии с выбранным критерием качества.

Результат. В работе предлагается за основу такого критерия выбрать модель ε-слоя, в  соответствии с которой отклонения передаточной функции, либо пропускаемого через  фильтр сигнала должны минимально отличаться от заданного вида и лежать в пределах  заданного слоя либо во всей области определения функции или сигнала, либо в заданном наиболее важном диапазоне.

Вывод. В соответствии с предложенным подходом был разработан программный комплекс для расчета активных фильтров. Выполненные с его применением расчеты и  экспериментальные исследования подтвердили продуктивность применения.

1. Тушев А.Н. Методы расчета активных фильтров в медицинских диагностических системах: Дис. /Алт.гос.технолог. ун-т им. И.И. Ползунова. – Брн.,1997. URL: http://tekhnosfera.com/metody-raschetaaktivnyh-filtrov-v-meditsinskih-diagnosticheskih-sistemah.

2. Wang Yu (王彧), Liu Jing (刘静), Yan Na (闫娜), Min Hao (闵昊) A low-noise widely tunable Gm-C filter with frequency calibration// J. Semicond. 2016.- Vol 37.- №9 095002 doi:10.1088/1674-4926/37/9/095002.- URL: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1674-4926/37/9/095002/pdf -

3. Wakamatsu T, Yamanashi Yu, Yoshikawa N. High-Speed Superconductive Decimation Filter for Sigma-Delta Analog to Digital Converter // Journal of Physics: Conference Series, 2017 1742-6596 Vol 87, confrence 1, 012068 doi:10.1088/1742-6596/871/1/012068.- URL: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/871/1/012068/pdf

4. Boustani B., Torabi S., Javaherian A., Mortazavi S.A. Ground roll attenuation using a curvelet-SVD filter: a case study from the west of Iran / J. Geophys. Eng. 2013,10 055006 doi:10.1088/1742-2132/10/5/055006 URL: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-2132/10/5/055006/pdf

5. Filters. URL: https://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-8/what-is-a-filter/

6. Расчет аналогового фильтра. Постановка задачи и способы аппроксимации АЧХ идеального нормированного ФНЧ. URL: http://www.dsplib.ru/content/filters/ch2/ch2.html

7. Second Order Filters. URL: http://www.electronics-tutorials.ws/filter/second-order-filters.html

8. Vizmuller, P. RF Design Guide: Systems, Circuits, and Equations. – Artech House, 1995. – С. 81-84.

9. Miroslav D. Lutovac. Filter Design for Signal Processing using MATLAB© and Mathematica©. – New Jersey, USA.: Prentice Hall, 2001

10. Williams Artur B. Analog Filter and Circuit Design Handbook. – NY.: Mc Graw Hill, 2006.-619 с.

11. M.E. Van Valkenburg. Analog Filter Design. – NY.: Oxford University Press, 1982. – 607с.

12. Bowick C. RFCircuit Design. - .UK: Newnes, 2008. – 242 с.

13. Palmer R. An Introduction To RF Circuit Design For Communication Systems. – Canada.: VE7AP, 2016. – 335с.

14. Лэм Г. Аналоговые и цифровые фильтры. Расчет и реализация. Пер. с англ. Г. Лэм. -М.: Мир, 1982. - 592 с.

15. Мошиц Г., Хорн П. Проектирование активных фильтров. Пер. с англ. -М.: Мир, 1984. -320 с.

16. Karki J. Active Low-Pass Filter Design //Application Report SLOA049A – Texas Instument, October 2000. 24pp. -URL: http://www.science.unitn.it/~bassi/ Signal/TInotes/ sloa049.pdf

17. Lacanette K. A Basic Introduction to Filters - Active, Passive, and Switched-Capacitor//National Semiconductor Application Note 779, April1991.-22pp. URL: http://www.science.unitn.it/~bassi/Signal/TInotes/sloa049.pdf

18. Сучкова Л.И., Якунин А.Г. Нахождение интервальных оценок параметров квазидетерминированных процессов с применением модели слоя//Материалы Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы математики и механики»- Самара, 2013. – С. 151-153.

19. Сучкова Л.И., Якунин А.Г. Прогнозирование нештатных ситуаций в системах контроля и управления на основе модели слоя Л.И.//Материалы 10 Международной конференции «Измерение, контроль, информатизация». - Барнаул: АлтГТУ, 2009.- С. 103-105.

20. Сучкова Л.И., Якунин А.Г. Оценка параметров квазидетерминированных информативных сигналов методом слоя Л.И.//Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 4 -2011. - С.11-22.

21. Якунин А.Г. Тищенко А.Н. Применение моделей ε-слоев для моделирования сигналов ОЭПП. // Измерения и контроль при автоматизации производственных процессов. Барнаул, АлтГТУ, 1994.

22. Ханзел Г. Е. Справочник по расчету фильтров. Пер. с англ. В.А. Старостина - М.: Советское радио, 1974. - 286 с.

23. Джонсон Д. Справочник по активным фильтрам. Пер с англ. Д. Джонсон. – М. 1983. -128 c.