Записки программиста

Некоторое время назад мы познакомились с активными фильтрами нижних и верхних частот по топологии Саллена-Ки. Давайте рассмотрим еще одну схему. На этот раз это будет полосно-пропускающий фильтр, сделанный по другой топологии. Фильтр специально спроектирован для приема телеграфа.

Схема позаимстована из статьи «Active Filters», написанной Alan Bloom, N1AL и опубликованной в журнале QST за июль 1980-го года. Эта статья вошла в книгу QRP Classics, откуда я о ней и узнал. В оригинале приводится переключаемый фильтр для CW и SSB. Переключаемый фильтр мне не требовался, поэтому схема была упрощена и адаптирована под имеющиеся компоненты. Также фильтр был подогнан под частоту 1000 Гц вместо 920 Гц в оригинальной статье.

Вот что получилось в итоге:

Здесь использована топология multiple feedback. Технически, это фильтр нижних частот. Однако номиналы подобраны так, чтобы задрать Q. За счет этого фильтр работает, как очень узкополосный полосно-пропускающий фильтр. Когда входной сигнал отсутствует, на входе мы имеем постоянно напряжение, равное среднему от Vcc и Vee. Если использовать конденсаторы для развязки по постоянному току, то можно обойтись однополярным питанием. Заодно эти конденсаторы подрезают нижние частоты, окончательно делая фильтр похожим на полосно-пропускающий.

Вычислим частоту среза фильтра:

… а также Q:

Используя два таких фильтра последовательно, можно добиться еще более узкой полосы пропускания. Результат моделирования в LTspice:

Двойной фильтр имеет полосу по уровню -6 дБ в 300 Гц, пик АЧХ приходится на 1000 Гц. То, что нужно для телеграфа. Подобрав номиналы компонентов, пик можно сместить на ту частоту, которая вам больше нравится. В полосе пропускания фильтр обладает некоторым усилением, что тоже есть хорошо.

Фильтр был изготовлен на куске фольгированного текстолита с использованием метода ugly construction:

Осциллограф и генератор сигналов показывают следующую АЧХ:

Цена деления по вертикали составляет 20 мВ, а по горизонтали — 500 Гц. Видим, что пик пришелся ровно на 1000 Гц. На частотах 1000-1500 Гц АЧХ вышла кривовата. Это объясняется погрешностью в номиналах конденсаторов, которые я поленился подбирать. Такая АЧХ меня устраивает, поэтому все было оставлено, как есть. При подаче на вход сигнала с частотой 1 кГц и размахом 0.1 В на выходе видим 0.3 Vpp, что соответствует примерно 9.5 дБ усиления:

Фильтр был протестирован в приемнике прямого преобразования, перепаянном на CW-участок диапазона 40 метров. Все работает должным образом.

Полную модель двойного фильтра можно скачать здесь. В том же архиве вы найдете модель оригинального фильтра для SSB. Он превращается в CW-фильтр путем соединения конденсаторов на 0.1 мкФ параллельно с C7 и C9.

Дополнение: Активный телеграфный фильтр HI-PER-MITE

Метки: Аудио, Электроника.