Bachelor (стр. 4 из 5)
Наличие в ИС резисторов обратной связи и резистора сдвига уровня ОУ позволяет применять ИС К594ПА1 в режимах однополярного и двухполярного выходных сигналов. На рисeнке приведена схема включения ЦАП в режиме однополярного сигнала для работы с ТТЛ цифровыми сигналами. В этой схеме резистор R19 (10,5 кОм) включается в цепь ООС ОУ. В режиме двухполярного выходного сигнала в цепь ООС ОУ включаются резисторы R19, R20, (10,5—2,5 кОм), а инвертирующий вход ОУ через резистор R21 присоединяется к источнику опорного напряжения через переменный резистор, который необходим для компенсации первичных ошибок ЦАП. ИС К594ПА1 может применяться и для преобразования цифрового кода, поступающего от КМОП ЦИС.
Рисунок 4.6 а) 
Рисунок 4.6 б)
а) —функциональная схема (/—источники токов; 2—схема формирования опорного напряжения; 3 — токовые ключи; 4 — схема сдвига (смещения) входных уровней; 5 — преобразователь Uи п ). Выводы: 1,2—резистор смещения: 3—токовый выход (1); 4, 5 — резисторы обратной связи Rоc1 и Rос2; 6 —общий; 7 ... 18 — цифровые входы; 19, 20—плюс Uип:21—инвертирующий вход ОУ; 22—неинвертирующий вход ОУ; 23—Uоп; СЗР—старший значащий разряд; МЗР — младший значащий разряд;
На рисунке приведена схема включения преобразователя для получения однополярного выходного тока, при этом напряжение питания Uип=5...15 В подключается к выводам 19 и 20. Входное напряжение логического «0» должно быть не более 0,3 Uип, а входное напряжение логической «1»—не менее 0,7 Uип.
Для получения выходного биполярного тока необходимо выход 1 через резистор 50Ом подключить к источнику опорного напряжения, вывод 2 соединить с выводом 3, а вывод ОУ подключить к выводу 5.
В процессе маскирования речевой сигнал и помеху необходимо ограничить. Для этого используем активные фильтры, использующие для формирования частотной характеристики заданного вида как пассивные, так и активные элементы. Применение усилительных элементов выгодно отличает активные фильтры от фильтров на пассивных элементах. К преимуществам активных фильтров в первую очередь следует отнести:
способность усиливать сигнал, лежащий в полосе их пропускания;
возможность отказаться от применения таких нетехнологичных элементов, как индуктивности, использование которых несовместимо с методами интегральной технологии;
легкость настройки;
малые масса и объем, которые слабо зависят от полосы пропускания, что особенно важно при разработке устройств, работающих в низкочастотной области;
простота каскадного включения при построении фильтров высоких порядков.
Вместе с тем данному классу устройств свойственны следующие недостатки, которые ограничивают область их применения:
невозможность использования в силовых цепях, например в качестве фильтров выпрямителей;
необходимость источника, предназначенного для питания усилителя;
ограниченный частотный диапазон, определяемый собственными частотными свойствами используемых усилителей.
Требования к активным RC-фильтрам в силу специфики их построения несколько отличаются от обычно предъявляемых к частотным фильтрам.
Требования к частотной характеристике фильтра. Поскольку в активных RC-фильтрах существует усиление сигнала в полосе пропускания, то для них можно говорить о неравномерности усиления в полосе пропускания и относительном усилении в полосе задерживания.
Входное и выходное сопротивление фильтра. Применение активных элементов в фильтрах позволяет развязать фильтр со стороны входа и выхода без дополнительных схемных элементов. При этом входное и выходное сопротивления могут иметь чисто активный характер, т.е. не зависеть практически от частоты, как в полосе пропускания, так и в полосе задерживания. Каскадное включение звеньев производится не по принципу согласования (равенства входного и выходного сопротивлений стыкуемых звеньев), а соединением низкоомного выходного сопротивления с высокоомным входным и наоборот.
Условия параллельной работы фильтров. В случае активных RC-фильтров упрощаются условия параллельной работы. Поскольку фильтры с управлением по напряжению имеют большое выходное сопротивление, то они должны применятся для параллельной работы со стороны входа; источником сигнала при этом должен быть генератор напряжения. Для параллельной работы со стороны выхода целесообразно использовать фильтры с управлением по току, которые имеют высокое входное сопротивление; сопротивление нагрузки при этом должно быть значительно меньше высокоомного выходного сопротивления фильтра.
Динамический диапазон и нелинейные искажения. При использовании активных RС-фильтров эти характеристики требуют к себе большого внимания. Динамический диапазон сигналов ограничивается снизу уровнем шумов и наводок. Основным источником нелинейных искажений в активных RC- фильтрах являются активные элементы, построенные на основе усилителей. Поэтому в последних при высоких требованиях по нелинейности должна применяться отрицательная обратная связь.
Источники питания. Реализация некоторых характеристик в активных RС- фильтрах накладывает специфические требования на источники питания их активных элементов. Условия стыковки по постоянному току определяют количество и полярность источников питания, а динамический диапазон – величину питающего напряжения. Кроме того, повышаются требования в отношении пульсаций питающего напряжения, которые могут усиливаться в отдельных звеньях, представляя значительную помеху. Необходимо обратить внимание на внутреннее сопротивление источника питания, так как большая величина его может служить причиной недостаточного затухания в полосе задерживания фильтра.
Целесообразно рассматривать реализацию различных типов фильтров звеньями не выше второго порядка, что позволяет получить приемлемую стабильность характеристики фильтра.
Маскирующую помеху ограничиваем ФВЧ, а речевой сигнал ФНЧ.
Для наложения помехи на речевой сигнал применяем инвертирующий сумматор, предназначенный для формирования напряжения, равного усиленной алгебраической сумме нескольких входных сигналов, т. е. выполняет математическую операцию суммирования нескольких входных сигналов. При этом выходной сигнал дополнительно инвертируется. Рассмотрим сумматор, выполняющий данную операцию для четырех входных напряжений. Схема инвертирующего сумматора приведена на рисунке 4.7.
Считая ОУ идеальным можно сказать, что Uвх н=Uвхи.
Однако, согласно приведенной схеме Uвх и =0.Следовательно, и Uвх н=0. В этом случае для инвертирующего входа согласно первому закону Кирхгофа можно записать:
- Uвых/Roc = Uвх1/R1+Uвх2/R2 + Uвх3/R3 +Uвх4/R4, откуда не представляет труда получить выражение для исходного напряжения: Uвых=-Uвх1Roc/R1-Uвх2Roc/R2- Uвх3Roc/R3-Uвх4Roc/R4,т. е. сигнал на выходе равен инверсии от алгебраической суммы входных сигналов, взятых со своими масштабными коэффициентами.
Рисунок 4.7 Схема инвертирующего сумматора
В частном случае, если R1=R2=R3=R4=R, из предыдущего выражения получим:
Uвых=-(Uвх1+Uвх2+Uвх3+Uвх4)Roc/R,
Это выражение справедливо для любого числа входных напряжений. Если в схеме выбрать R1=R2=…=Rn и Roc=R/n,то получим
Uвых= -(Uвх1+Uвх2+….+Uвхn)/n.
Следовательно, на выходе схемы будет формироваться напряжение, равное инвертированному среднему арифметическому от n входных напряжений.
5.РАСЧЕТ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ.
Чтобы получить большое отношение сигнал-шум, предпочтительно звенья фильтра располагать в порядке возрастания значений добротности Q, избегая, по возможности, включения звена верхних частот на входе схемы в целом.
Рассчитаем ФНЧ Р0220, реализованный на активной RС-схеме с граничной частотой полосы пропускания f=3,4кГц.
Передаточная функция ФНЧ Р0220, взятая из таблиц, имеет вид
Hu(p)= U0(p)/U2(p) = C(p2-2a1p+g1) = 0,204124(р2+3,130169р+4,8989800).
Для реализации передаточной функции используется схема, приведенная на рисунке5.1
Рисунок 5.1
Так как выполняется условие, заданное выражением C³3/4g и добротность полюса
.Нормированные значения элементов схемы, приведенной на рисунке, при u=4/3 и 
К=1/(uCg1)=0,75, полученного из выражения К =1/uCg равны:
; 
; 
; r5=1; 
; 
;