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:
>>> R3 = 15000
>>> R4 = 15000
>>> C2 = 0.1/1000/1000
>>> C5 = 1/1000/1000/1000
>>> 1/(2*pi*sqrt(R3*R4*C2*C5))
1061.032953945969
… а также Q:
>>> K = -R4/R1
>>> sqrt(R3*R4*C2*C5)/((R4+R3+abs(K)*R3)*C5)
3.3333333333333335
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:
9.542425094393248
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
