РАДИО № 6, 1987 г
Многие радиолюбители при расчете активных фильтров нижних (ФНЧ) и верхних частот (ФВЧ), а также всевозможных полосовых фильтров пользуются книгой Г. Мошица и П. Хорна "Проектирование активных фильтров" (М.: Мир, 1984). Для экономии времени в ней приведены программы для расчета этих устройств на больших ЭВМ и персональных компьютерах. Однако большинству читателей доступнее программируемые микрокалькуляторы (ПМК). При незначительном упрощении хода вычислений автору удалось составить программы, позволяющие рассчитывать названные выше фильтры с помощью широко распространенных ПМК "Электроника БЗ-34".
Расчет ведут в два этапа. Вначале по заданным параметрам фильтров определяют расчетные значения их элементов, а затем, подбирая близкие номиналы и, определяя получающиеся при этом параметры фильтров, останавливаются на тех, которые наиболее близки к заданным.
Для примера рассчитаем десятиполосный эквалайзер на базе полосовых низкодобротных фильтров ПП-HQ-C (см. рисунок). Задавшись частотами настройки fo (30, 60, 120, 240, 480, 960, 1920. 3840, 7680 и 15360 Гц) и граничными частотами фильтров fH и fB (20 и 40; 40 и 80; 80 и 160; 160 и 320; 320 и 640; 640 и 1280; 1280 и 2560; 2560 и 5120; 5120 и 10240; 10240 и 20480), определим их добротность [Q=fo/(fB-fH) = l,5), выберем передаточные коэффициенты К (в пределах 1…1.5), ориентировочные значения, произведений усиление чувствительность (ПУЧ - вспомогательный параметр, определяющий оптимальную область значений рассчитываемых элементов; обычно 1,5…2,5) и емкости конденсаторов СЗ (они обратно пропорциональны частотам fo: при fo=30 Гц С3=4,7 мкФ, 60 - 2,2 мкФ, 120 1 мкФ и т. д.). Теперь введем в ПМК программу 1, в регистры 1, 2, 3, Д запишем параметры одного из фильтров, например седьмого (соответственно Q=l,5; ПУЧ=2,5; f0=l 920 Гц; С3=0,047-10^-6 Ф) и нажмем поочередно на кнопки "В/О" и "С/П".
00. Fn 01. 2 02. X 03. ИПЗ 04. X 05. ИП1 06. X 07. F1/X 08. П7 09. ИП2 10.
1 11. 12. FV 13. ИП1 14. X 15. ИП2 16.: 17. ИП2 18. FV 19.: 20. ИП3 21.:
22. 2 23.: 24. Fп 25.: 26. П4 27.: 28. 1 29.. 30. 5 31. - 32. FX›=0 33.
79 34. ИП7 35. ИП4 36. - 37. П5 38. ИП2 39. 1 40. - 41. FV 42. ИП2 43. X
44. ИП1 45.: 46. ИП3 47.: 48. 2 49.: 50. Fп 51.: 52. ИП2 53. FV 54.:
55. ИП2 56. 1 57. - 58.: 59. П6 60. ИП4 61. ИПД 62.: 63. ПВ 64. ИП5 65.
ИПД 66.: 67. ПА 68. ИП6 69. ИПА 70.: 71. ПС 72. ИП2 73. 1 74. - 75. ИПС
76. X 77. П0 78. С/П 79. ИП2 80. 0 81.. 82. 0 83. 1 84.: 85. П2 86. БП
87. 00
В ходе выполнения программы уточняют минимальный ПУЧ, при котором расчетные формулы имеют физический смысл (номиналы элементов положительны и находятся в пределах реально существующего ассортимента деталей). Время прохождения этой программы зависит от добротности фильтров, а значит, и от общего их числа. Так, при Q=0,7…1 (пяти-шестиполосный эквалайзер) оно равно 25 с, при Q= = 1,5…2 (десятиполосный) -4…5 мин. По окончании расчета из регистров А, В, С, 0, 2 извлекаем соответственно значения (округленно) R1=392 Ом, R2=784 Ом, С1=1,78-10-7 Ф, С2= =2,98*10-7 Ф, ПУЧ=2,67. Аналогично рассчитываем все остальные фильтры эквалайзера.
00. ИПС 01. ИП0 02. + 03. ИПА 04. X 05. ИПВ 06. X 07. ИПД 08. X 09. F 1/Х
10. FV П. 2 12.: 13. Fп 14.: 15. П3 16. С/П 17. ИПС 18. ИП0 19.: 20. ИПВ
21. X 22. ИПА 23.: 24. ИПД 25.: 26. FV 27. ИПВ 28. ИПА 29.: 30. 1 31. +
32.: 33. П1 34. С/П 35. ИПС 36. ИП0 37, + 38. ИПА 39. X 40. ИПД 41.: 42.
ИПВ 43.: 44. FV 45. ИП1 46. X 47. П2 48. ИПС 49. ИП0 50. + 51. F 1/Х 52.
ИПС 53. X 54. X 55. П4 56. С/П
Затем в ПМК вводим программу 2, в регистры А, В, С, 0, Д записываем значения номиналов элементов Rl. R2, Cl, C2, ближайших к полученным при расчете (соответственно 390 и 750 Ом, 1,5*10^-7, 2,2*10^-7 Ф) и заданного СЗ (4,7*10^-8 Ф), и нажимаем на кнопки "В/О" и "С/П". Во время прохождения программы на табло появляются уже вычисленные параметры (вначале fo, а затем поочередно Q и К). Если они близки к требуемым, то нажав на кнопку "С/П", можно продолжить расчет, если же значительно от них отличаются, то дальнейшее прохождение программы не имеет смысла и необходимо ввести в регистры другие номиналы элементов, после чего пустить программу сначала, нажав на кнопки "В/О" и "С/П". Частоту, как и добротность, изменяют подбором номиналов резисторов, а К - конденсаторов С1 и С2. Поскольку каждый элемент в той или иной степени влияет на все параметры, то при расчете одного фильтра программу приходится повторять несколько раз. Следует, однако, иметь в виду, что из-за разброса параметров резисторов и конденсаторов большая точность здесь не нужна.
В нашем примере после записи в регистры указанных выше номиналов элементов фильтра на табло появляется частота fo=2231 Гц, которая существенно отличается от требуемой, поэтому в регистры следует ввести другие номиналы элементов.
