|
Реферат: Активный фильтр низких частот (Радиоэлектроника)
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Тип фильтра определяется допустимой неравномерностью его АЧХ в полосе
пропускания. При (С =0 выбирается фильтр Баттерворта, а при (С (0 - фильтр
Чебышева Для (С = 3дБ выбираем фильтр Чебышева.
Необходимый порядок фильтра ( n ) выбирается исходя из: минимального
затухания в полосе заграждения (З и допустимой неравномерности его АЧХ в
полосе пропускания (С .
[pic], где [pic]
[pic]
Рассмотрим каскадную реализацию фильтра в виде последовательного
соединения взаимонезаменяемых звеньев второго порядка (т.к. n=6 - четное),
количество звеньев определяется соотношением
[pic] (звена второго порядка)
Определим значения коэффициентов ai , bi полинома, аппроксимирующего
передаточную функцию фильтра и добротности полюсов звеньев фильтра:
[pic]
[pic]
Для i=1 (первое звено) получим:
[pic]
Для i=2 (второе звено) получим:
[pic]
Для i=3 (третье звено) получим:
[pic]
Расчет звеньев фильтра:
Исходя из добротностей для всех звеньев подходит схема звена второго
порядка на повторителе:
[pic]
Передаточная характеристика имеет вид :
[pic]
[pic][pic]
Отсюда при извесных ai , bi (в рассчитываются элементы схемы:
1. Выбираем значение емкости С1 близкое к
[pic]
и номинальное значение С2, удовлетворяющее условию:
[pic]
a) для первого звена
[pic]
b) для второго звена
[pic]
c) для третьего звена
[pic]
2. Рассчитываем величины R1 и R2 по соотношениям:
[pic]
a) для первого звена
[pic]
b) для второго звена
[pic]
c) для третьего звена
[pic]
3. Исходя из полученных результатов выбираем операционный усилитель :
основными параметрами являются входное сопротивление, диапазон частот
, минимальное сопротивление нагрузки.
Приемлемым является ОУ - 140УД6
|140УД6 |
|Коэффициент усиления K, В/мВ |70 |
|Напряжение смещения нуля Uсм, мВ |4 |
|Входные токи Iвх, нА |30 |
|Разность входных токов (Iвх, нА |10 |
|Частота единичного усиления f1 ,МГц |1 |
|Коэффициент ослабления синфазного |80 |
|сигнала, дБ | |
|Максимальный выходной ток Iвых max, мА |25 |
|Входное сопротивление Rвх, Мом |2 |
|Потребляемый ток Iпот, мА |2.8 |
|Максимальное выходное напряжение Uвых |12 |
|max, В | |
Реферат на тему: Акустоэлектроника (Доклад)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Радиофизический факультет
Кафедра радиоэлектроники
Реферат
по курсу “Основы микроэлектроники”
на тему: “Акустоэлектроника”
Выполнил:
студент гр.
Руководитель:
Днепропетровск – 1998
Акустоэлектроника – это направление функциональной микроэлектроники,
основанное на использовании пьезоэлектрического эффекта, а также явлений,
связанных с взаимодействием электрических полей с волнами акустических
напряжений в пьезоэлектрическом полупроводниковом материале. По существу,
акустоэлектроника занимается преобазованием акустических сигналов в
электрические и электрических в акустические. Обратим внимание на то, что
данное определение аналогично определению оптоэлектроники, где речь идет о
взаимных преобразованиях оптических и электрических сигналов.
На рис. 1, а показана структура элементарной ячейки кварца, состоящей
из 3х молекул диоксида кремния. При отсутствии деформации центр тяжести
положительных и отрицательных ионов совпадает (плюсом отмечены ионы
кремния, минусом – кислорода). Сжатие кристалла в вертикальном направлении
(рис. 1, б) приводит к смещению положительных ионов вниз, а отрицательных
вверх. Соответственно, на наружных электродах появляется разность
потенциалов. Рассмотренное явление называют прямым пьезоэлектрическим
эффектом. Существует и обратный пьезоэффект, когда под действием
приложенного напряжения и в зависимости от его полярности пьезокристалл
(кварц, сегнетова соль, турмалин и др.) поляризуется и изменяет свои
геометрические размеры. Если же к пьезокристаллу приложить переменное
напряжение, то в нем возбуждаются механические колебания определенной
частоты, зависящей от размеров кристалла.
Явления прямого и обратного пьезоэффекта известны давно. Однако лишь
в последние годы, благодаря развитию полупроводниковой техники и
микроэлектроники, удалось создать качественно новые акустоэлектронные
функциональные устройства.
Одним из основных приборов акустоэлектроники является
электроакустический усилитель (ЭАУ). На рис. 2 показана схема такого
усилителя на объемных волнах. На торцах полупроводникового звукопровода (З)
расположены пьезоэлектрические преобразователи (П), которые с помощью
омических контактов (К) присоединены с одной стороны к звукопроводу, а с
другой – к входным и выходным клеммам. При подаче на вход переменного
напряжения во входном пьезопреобразователе возбуждается акустическая волна,
которая распространяется по звукопроводу. Взаимодействие волны с
движущимися в том же направлении по полупроводниковому звукопроводу
электронами обеспечивает ее усиление. Рассмотрим это явление. Предположим,
что в звукопровод вводится гармоническая продольная акустическая волна,
движущаяся со скоростью Vв. Давление в кристалле при этом от точки к точке
меняется. В тех местах, где кристалл сжимается, пьезо-э. д. с. замедляет
движение электронов, а в тех местах, где растягивается, – ускоряет. В
результате этого в начале каждого периода волны образуются сгустки
электронов. При Vэ > Vв сгустки движутся в тормозящих участках волны и
передают ей свою энергию, чем и обеспечивается усиление. Подобные
акустоэлектронные усилители могут давать выходную мощность сигнала порядка
нескольких ватт, имея полосу пропускания до 300 МГц. Их объем (в
микроэлектронном исполнении) не превышает 1 см3.
Основным недостатком объемных ЭАУ является сравнительно большая
мощность, рассеиваемая в звукопроводе. Более перспективными в этом
отношении являются ЭАУ на поверхностных волнах. Структура такого усилителя
показана на рис. 3, а. С помощью входного решетчатого преобразователя (рис.
3, б), напыляемого на поверхность пьезоэлектрического кристалла Пэ, в
последнем возбуждается акустическая волна. На некотором участке поверхность
пьезокристалла соприкасается с поверхностью полупроводниковой пластины, в
которой от источника Е проходит ток. Следовательно, на участке
поверхностного контакта пьезокристалла и полупроводника произойдет
взаимодействие акустической волны с потоком электронов. Именно на этом
участке происходит акустическое усиление сигнала, который затем снимается в
виде усиленного переменного напряжения с выходного преобразователя,
работающего в режиме обратного пьезоэффекта.
Достоинство ЭАУ поверхностного типа состоит в том, что материалы
пьезоэлектрика и полупроводника могут быть разными. Первый из них должен
обладать высокими пьезоэлектрическими свойствами, второй – обеспечивать
высокую подвижность электронов. В качестве полупровдникового слоя в
подобных усилителях используют обычно кремниевый монокристалл n-типа
толщиной около 1 мкм, выращенный на сапфировой подложке эпитаксиальным
способом. Этот материал имеет удельное сопротивление порядка 100 Ом(см и
подвижность носителей заряда до 500 см2/(В(с). Длина рабочей части
поверхностного ЭАУ составляет примерно 10 мм, ширина 1.25 мм, потребляемая
мощность постоянного тока порядка 0.7 Вт.
Акустоэлектронные устройства являются весьма перспективными, особенно
для широкополосных схем и схем сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона.
Литература
1. Б.С. Гершунский. Основы электроники и микроэлектроники. – К.: Вища
школа, 1989, 423 с.
Приложение
[pic]
[pic]
[pic]
| |
