Uskopojasni PP filtar visokog reda sa strujnim prijenosnicima druge generacije

master's thesis

• Title (english): Narrow-Band, High-Order BP Filter Using Second-Generation Current Conveyors
• Author: Tobias Zvonc
• Mentor: Dražen Jurišić (mentor)
• Committee member: Dražen Jurišić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Tomislav Pribanić (član povjerenstva)
• Committee member: Zvonko Kostanjčar (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Electrical Engineering and Computing; Zagreb
• Defense date and country: 2014-07-16, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Computing
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Electrical Engineering

Abstract

U radu je opisan postupak izračuna pojasnopropusnog (PP) električnog filtra 4. reda, tzv. bikvartne sekcije (BQ) koja je realizirana kao struktura s negativnom povratnom vezom.
Izračunate su osjetljivosti bikvartne sekcije na varijacije pasivnih komponenata za različite izvedbe bikvadratnih sekcija koje realiziraju blokove drugog reda unutar povratne veze, odnosno koje grade bikvartnu sekciju. Bikvadratne sekcije su realizirane pomoću sljedećih sekcija:
i) s jednim operacijskim pojačalom;
ii) dvije različite izvedbe standardnih PP sekcija koje u realizaciji koriste strujne prijenosnike druge generacije (CCII).
Za sve realizacije analitički su izračunate osjetljivosti i međusobno uspoređene.
Prilikom realizacije bikvartne sekcije korišten je onaj oblik električnog kruga koji ima najmanju osjetljivost i najpogodniji je za realizaciju željenog filtra. U radu su prikazana dva primjera filtarske aproksimacije - uskopojasni PP filtar 10. stupnja po Chebyshevu s valovitošću u području propuštanja 0,1 dB, te
i) s centralnom frekvencijom f0=1 MHz i širinom područja propuštanja B=100 kHz;
ii) s centralnom frekvencijom frekvencijom f0=10 kHz i širinom područja propuštanja B=1 kHz.
PP filtri visokog reda realizirani su koristeći najpogodniju CCII sekciju s malom osjetljivošću koja je proizašla iz prvog dijela zadatka, i to na dva načina:
i) klasičnom kaskadnom strukturom (CAS);
ii) kaskadom bikvartnih sekcija (CBQ).
Pomoću programa za analizu mreža Cadence PSpice 16.3 simulirana je frekvencijska karakteristika svih sklopova, te je za oba filtra izvršena usporedba karakteristika CAS i CBQ strukture što se tiče osjetljivosti (Monte Carlo postupkom). Za filtar realiziran s realnim elementima izvršena je usporedba CAS i CBQ strukture što se tiče termičkog šuma na izlazu.
Za simulaciju rada strujnih prijenosnika CCII u programu PSpice korišteni su:
i) idealizirani električni krug s dva ovisna izvora „E“ i „F“ s jediničnim pojačanjima;
ii) model integriranog kruga AD844/AD.

Abstract (english)

In this paper, calculation process of band-pass (BP) electric filter of fourth order (so-called biquartic section, which is realized as a structure with negative feedback) is described.
Sensitivities of biquartic section to passive components are calculated for different implementations of biquadratic sections (which realize second order blocks inside of feedback loop). Biquadratic sections are implemented:
i) with one operational amplifier;
ii) two different implementations of standard BP sections which use second-generation current conveyors (CCII).
Analytic expressions for sensitivities are calculated for all implementations and compared.
Implementation of biquadratic section which is the least sensitive and is the most suitable for our filter is used for realization of biquartic section. In this paper, two examples of filter approximation are shown – narrow-band BP filter of 10th order with Chebyshev approximation and pass-band ripple of 0,1 dB with
i) center frequency f0=1MHz and pass-band B=100kHz;
ii) center frequency f0=10kHz and pass-band B=1kHz.
BP high-order filters are realized by using the most suitable CCII section with low sensitivity which came out from the first part of assignment, in two ways:
i) classic cascade structure (CAS);
ii) cascade of biquartic sections (CBQ).
Frequency characteristics of all filters are simulated in circuit analysis software Cadence PSpice 16.3, and sensitivity characteristics of CAS and CBQ structures are compared with Monte Carlo procedures. For filter realized with real elements (not idealized), thermal output noise analysis is performed for both CAS and CBQ structure.
Behaviour of second-generation current conveyors in PSpice is simulated with:
i) idealized electric circuit with two dependent sources “E“ and “F“ with unity gains;
ii) model of integrated circuit AD844/AD.

• Keywords: nisko-osjetljivi; pojasni-propusni filtar; strujni prijenosnik druge generacije; aproksimacija po Chebyshevu; uskopojasni PP filtar; strujni mod; naponski mod; bikvartna sekcija; PSpice simulacija; Monte Carlo analiza osjetljivosti; AD844AD; kaskada; povratna veza; kaskada bikvartnih sekcija
• Keywords (english): low-sensitivity; band-pass filter; second generation current conveyor; Chebyshev approximation; narrow-band BP filter; current mode; voltage mode; biquartic section; PSpice simulation; Monte Carlo sensitivity analysis; AD844AD; cascade; feedback; cascade of biquartic sections
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:542136
• Study programme: Title: Electrical Engineering and Information Technology; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/inženjerka elektrotehnike i informacijske tehnologije (magistar/magistra inženjer/inženjerka elektrotehnike i informacijske tehnologije)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Closed access
• Created on: 2018-02-06 14:35:23