Transformační návrhová metoda filtrů vycházející z pasivních struktur
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Tato diplomová práce se zabývá transformací pasivních prvků, ve strukturách filtrů, na aktivní náhrady s novým prvkem CFTA. V úvodní části jsou uvedeny základní vlastnosti a typy filtrů, jejich kmitočtové charakteristiky a tvary přenosových funkcí. V další části je uveden vývoj grafů signálových toků, jednotlivé typy a jejich modifikace. Rozvedena je metoda Mason-Coatesových grafů, která se pro řešení obvodů jeví jako nejvhodnější. Uvedeny jsou pravidla pro správné sestavení a vyhodnocení M-C grafů. Dále jsou popsány aktivní prvky CFTA, CDTA a proudový konvejor. V projektu jsou vytvořeny aktivní náhrady k plovoucí a uzemněné indukčnosti, plovoucímu kondenzátoru a také k plovoucímu a uzemněnému rezistoru. Jsou zde rovněž vytvořeny náhrady k paralelním kombinacím plovoucích pasivních prvků. Jednotlivá zapojení náhrad využívají jako aktivní prvek CFTA a jako náhradní pasivní prvek uzemněný kondenzátor. U vytvořených ekvivalentů jsou uvedeny tvary M-C grafů, přenosové funkce a rovnice pro výpočet pasivního prvku náhrady. Funkčnost vytvořených bloků je vždy ověřena pomocí počítačové simulace, na pasivních filtrech druhého řádu. Vytvořené náhrady jsou přehledně uspořádány v tabulkách, společně s odpovídajícími signálovými grafy, přenosovými funkcemi a rovnicemi pro výpočet kondenzátorů náhrady. V práci jsou definovány dva způsoby spojování vytvořených náhrad v rámci jednoho zapojení, kdy lze využít prosté spojení či sloučení hraničních prvků. Při využití sloučení hraničních prvků je možné snížit celkový počet použitých aktivních prvků. Použití vytvořených náhrad je prostřednictvím obou metod ověřeno na známých strukturách pasivních kmitočtových filtrů vyšších řádů. Zapojení struktury filtru dolní propusti třetího řádu je zde realizováno a proměřeno ve frekvenční oblasti od 100 Hz do 100 MHz.
This diploma thesis deals with transformation of passive elements in filter structures onto substitutes with new active element CFTA. A basic characteristic, types of filters, their frequency characteristics and a form of transfer functions are listed in an introduction. After it is introduced a development of signal flow graphs, single type of graphs and their modifications. There is specified the method Mason-Coates graphs which proves as optimal for analysis circuits. There are listed rules for a correct evaluation and make-up the graphs. Further are described active elements CFTA, CDTA and a current conveyor. There are defined active substitutes to a floating and grounded inductance, a floating capacitor and also a floating and grounded resistor in this thesis. Here, there are also designed substitutes to parallel combinations of floating passive elements. All substitutes use CFTA as an active element and the grounded capacitor as a passive element of substitute. There are presented forms of M-C graphs, transfer functions and equations for calculation passive elements of substitute at created equivalents. Functionality of designed substitutes is always verified on second order passive filters by the help of a PC simulation. There are tabular listed defined equivalents with corresponding signal graphs, transfer functions and equations for calculation capacitor of substitute are here tabular listed too. In this work there are defined two ways of connecting defined substitutes within the scope of one circuit that can be used as a simple connection or integration bounded elements. In the case of usage of the integration bounded elements it is possible to reduce total number used active elements. The usage defined substitutions are verified by way of both methods on known higher order passive frequency filter structures. Third order low pass filter is here realized and scaled in frequency scope from 100 Hz to 100 MHz.
This diploma thesis deals with transformation of passive elements in filter structures onto substitutes with new active element CFTA. A basic characteristic, types of filters, their frequency characteristics and a form of transfer functions are listed in an introduction. After it is introduced a development of signal flow graphs, single type of graphs and their modifications. There is specified the method Mason-Coates graphs which proves as optimal for analysis circuits. There are listed rules for a correct evaluation and make-up the graphs. Further are described active elements CFTA, CDTA and a current conveyor. There are defined active substitutes to a floating and grounded inductance, a floating capacitor and also a floating and grounded resistor in this thesis. Here, there are also designed substitutes to parallel combinations of floating passive elements. All substitutes use CFTA as an active element and the grounded capacitor as a passive element of substitute. There are presented forms of M-C graphs, transfer functions and equations for calculation passive elements of substitute at created equivalents. Functionality of designed substitutes is always verified on second order passive filters by the help of a PC simulation. There are tabular listed defined equivalents with corresponding signal graphs, transfer functions and equations for calculation capacitor of substitute are here tabular listed too. In this work there are defined two ways of connecting defined substitutes within the scope of one circuit that can be used as a simple connection or integration bounded elements. In the case of usage of the integration bounded elements it is possible to reduce total number used active elements. The usage defined substitutions are verified by way of both methods on known higher order passive frequency filter structures. Third order low pass filter is here realized and scaled in frequency scope from 100 Hz to 100 MHz.
Description
Keywords
transformace pasivních prvků, transformace paralelních kombinací pasivních prvků, aktivní ekvivalent známé pasivní struktury filtru, aktivní prvek CFTA, proudový konvejor, kmitočtový filtr, graf signálových toků, M-C graf, transformation of passive elements, transformation of passive elements parallel combination, active equivalent of passive filter known structure, active element CFTA, current conveyor, frequency filter, signal flow graph, M-C graph
Citation
VENCLOVSKÝ, M. Transformační návrhová metoda filtrů vycházející z pasivních struktur [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2009.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Telekomunikační a informační technika
Comittee
prof. Ing. Jiří Mišurec, CSc. (předseda)
doc. Ing. Miloš Orgoň, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Tomáš Zeman, Ph.D. (člen)
Ing. David Kubánek, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Soumar (člen)
Ing. Jan Kacálek (člen)
Ing. Pavel Hanák, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2009-06-09
Defence
- Co v rovnici 3.2 vyjadřuje symbol "K"?
- Správně popište chování prvku CCCII a srovnejte jej s ECCII.
- Uveďte a principiálně popište bipolární strukturu aktivního prvku CFTA.
- Jaký je význam nahrazování kapacitoru aktivním obvodem, kde je také kapacitor? Jaké jsou výhody?
- Popište simulovaný průběh kmitočtové charakteristiky, jaký model prvku byl využit?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení