Usoro Nhazi Nzacha Analọg
N'ụwa nke ngwa eletrọniki, nzacha analog na-arụ ọrụ dị oke mkpa n'ịkpụzi, ihicha, na ijikwa spectra mgbaàmà tupu nhazi ọzọ. N'agbanyeghị ọchịchị nke oge dijitalụ, nzacha analog ka dị mkpa n'ọtụtụ ngwa - site na ọdịyo na ngwaọrụ ruo na nkwukọrịta ruo na sistemụ njikwa - n'ihi na ha na-arụ ọrụ n'oge na-enweghị nhazi oge, enwere ike itinye ha kpọmkwem na njedebe ihu nke sekit iji gbochie mkpọtụ site na mmalite. Isiokwu a na-atụle usoro nhazi nzacha analog bara uru: site na echiche bụ isi na nhọrọ topology ruo na usoro nhazi nkịtị.
1. Echiche bụ isi nke nzacha Analọg
Nzaghachi analog bụ sekit e mere iji gafere akara n'ime oke ugboro ole akọwapụtara ma belata ugboro ole dị n'èzí oke ahụ. Dabere na nzaghachi ugboro ole ha, a na-ekewa nzacha analog n'ọtụtụ ụdị:
1. Ihe nzacha dị ala (LPF): na-agafe obere ugboro ugboro ma na-ebelata ugboro ugboro dị elu.
2. Ihe nzacha dị elu (HPF): na-agafe ugboro dị elu ma na-ebelata ugboro dị ala.
3. Ihe nzacha band-pass (BPF): na-agafe otu band frequency ụfọdụ, na-ebelata n'okpuru na n'elu band ahụ.
4. Nzacha nkwụsị/ọkpụkpụ: na-ajụ ụfọdụ eriri dị warara (dịka ọmụmaatụ 50/60 Hz).
5. Ihe nzacha All-pass: oke olu na-agbanwe agbanwe, mana ọ na-agbanwe usoro (ọ bara uru maka nkwụghachi usoro).
Isi ihe nzacha gụnyere ugboro mbepụ (fc), uru, ripple (wavelets na passband), mbelata stopband, na usoro nzacha (na-ekpebi mkpọda mpịakọta). N'ozuzu, ka usoro ahụ na-arị elu, otú ahụ ka mgbanwe ahụ na-adị nkọ, mana sekit ahụ na-adị mgbagwoju anya karị.
2. Chọpụta nkọwapụta imewe
Usoro nhazi dị mma na-amalitekarị site na nkọwapụta doro anya. Tupu ịhọrọ ụdị nhazi, chọpụta:
– Passband: oke ugboro ole a ga-agafe, gụnyere ndidi ripple.
– Nkwụsị: oke a ga-ebelata, gụnyere ihe mgbaru ọsọ mbelata (dịka ọmụmaatụ -40 dB).
– Ugboro mgbanwe: anya dị n'etiti ókè pasband na njedebe band. Ka ọ dị warara, otú ahụ ka usoro achọrọ si dị elu.
– Isi mmalite na mgbochi ibu: dị mkpa maka nzacha na-agafe agafe na izere ibu.
– Mmachi akụkụ: nnweta nke uru R, C, ndidi, nha, ọnụ ahịa, na mmachi op-amp (maka nzacha na-arụ ọrụ).
Dịka ọmụmaatụ, maka ngwa ọdịyo, ị nwere ike ịchọ LPF nwere 20 kHz fc, obere ripple, na obere distortion. Maka ngwaọrụ, ị nwere ike ịchọ notch 50 Hz iji wepụ mkpọtụ eletriki na-enweghị imebi akara isi.
3. Ịhọrọ Nhazi Azịza: Butterworth, Chebyshev, Bessel
Nzaghachi nzacha kacha mma agaghị ekwe omume imezu, yabụ ejiri ọrụ nhazi ọkọlọtọ:
– Butterworth: pasband dị larịị. Dabara adaba maka ngwa ọdịyo na nke izugbe. Mgbanwe ahụ adịghị nkọ dịka Chebyshev n'otu usoro.
– Chebyshev: mgbanwe dị nkọ karịa, mana ọ nwere ripples na pasband (Chebyshev I) ma ọ bụ stopband (Chebyshev II). Ọ dabara adaba mgbe achọrọ nhọrọ dị elu.
– Bessel: ihe fọrọ nke nta ka ọ bụrụ usoro kwụ ọtọ na nzaghachi nwa oge dị mma (obere ihe karịrị akarị). Dabara adaba maka akara mkpali, ngwa ọrụ, na ụfọdụ mgbochi ịkpọ aha.
Nhọrọ nke ihe dị ka nha anya na-adaberekarị na ihe kacha mkpa: oke nha anya, nhọrọ, ma ọ bụ usoro nhazi nke usoro.
4. Usoro nzacha na nhazi usoro (Ịgbasa)
Usoro nzacha ahụ na-ekpebi mkpọda mpịakọta: usoro ọ bụla na-agbakwụnye ihe dị ka 20 dB/afọ iri (ma ọ bụ 6 dB/octave). Dịka ọmụmaatụ, nzacha nke usoro nke abụọ na-agbakwụnye ihe dị ka 40 dB/afọ iri. N'omume, a na-ewukarị nzacha nke usoro dị elu site na ịgbasa ọtụtụ usoro nke mbụ ma ọ bụ nke abụọ (biquad). Nke a na-eme ka nhazi na nhọrọ akụkụ dị mfe.
Nzọụkwụ izugbe:
1. Chọpụta usoro kacha nta nke nkọwapụta mbelata na mgbanwe.
2. Kewaa ya n'ime ọtụtụ usoro nke abụọ + ma ọ bụrụ na ọ dị mkpa otu usoro nke mbụ.
3. Debe paramita maka ọkwa ọ bụla (Q na ω0) dịka tebụl ma ọ bụ nsonaazụ mgbakọ na mwepụ si dị.
5. Ihe nzacha na-adịghị mma na nke na-arụ ọrụ
Nzacha Na-enweghị Nkwụsị
Ọ na-eji R, L, na C na-enweghị amplifier. Uru: obere mkpọtụ, enweghị ike inye ọkụ eletrik, nwere ike ịrụ ọrụ na ugboro dị elu. Ihe ọghọm: nnukwu/ọnụ ahịa inductor, ibu ibu n'etiti ọkwa, na ihe isi ike inweta uru.
A na-ejikarị ya eme ihe na RF, njikọ impedance, ma ọ bụ ngwa ike dị elu.
Ihe nzacha na-arụ ọrụ
Iji op-amp + R na C (enweghị inductor). Uru: obere nha, njikwa uru dị mfe, ntinye dị elu na obere mgbochi mmepụta. Ihe ọghọm: obere bandwidth op-amp, mkpọtụ op-amp, na ike saturation.
Maka mgbaama ụda na nke dị ala na etiti, nzacha na-arụ ọrụ na-abụkarị nhọrọ mbụ.
6. Ihe ndị a na-ahụkarị na nzacha
Ụfọdụ topologies ndị a ma ama:
1. Sallen-Key (VCVS)
Ọ dị mfe imepụta, obere ihe mejupụtara ya, dabara adaba maka LPF/HPF nke abụọ. Uru na oke ihe mejupụtara ya na-emetụta Q. A na-ejikarị ya eme ihe na ọdịyo.
2. Nzaghachi Ọtụtụ (MFB)
Ọ dabara adaba maka LPF/BPF nwere Q dị elu. Ọ na-akwụsi ike karịa maka Q dị elu karịa Sallen-Key, mana ngụkọ akụkụ dị ntakịrị mgbagwoju anya.
3. Ọnọdụ Mgbanwe / Ịdọ-Thomas
Na-emepụta mmepụta LPF, HPF, na BPF n'otu oge. Ọ na-agbanwe Q na ugboro resonance ngwa ngwa. Ọ dabara maka nzacha a na-agbanwe agbanwe.
4. Biquad (n'ozuzu)
Okwu izugbe maka ngọngọ nke usoro nke abụọ. E ji biquads rụọ ọtụtụ nzacha dị elu.
Nhọrọ nke topology na-adabere na ihe achọrọ na Q, ịdị mfe nke nhazi, mmetụta na ndidi, na njirimara nke op-amp.
7. Usoro Nhazi Bara Uru (Usoro Ọrụ)
Ihe ndị a bụ usoro ọrụ eji eme ihe nke ukwuu n'ịmepụta nzacha analog:
1. Chọpụta nkọwapụta ya: ụdị nzacha, fc/fo, ripple, mbelata, usoro.
2. Họrọ ihe dịka: Butterworth/Chebyshev/Bessel.
3. Nweta paramita nkebi: ω0 na Q maka biquad ọ bụla (site na tebụl, ngwanrọ, ma ọ bụ usoro).
4. Họrọ topology maka ọkwa ọ bụla: Sallen-Key maka Q dị n'etiti, MFB maka Q dị elu, mgbanwe steeti maka nhazi.
5. Gbakọọ uru nke ihe mejupụtara ya: buru ụzọ chọpụta ọkọlọtọ C (dịka ọmụmaatụ 10 nF, 100 nF) wee gbakọọ R iji mee ka nkenke dịkwuo mfe.
6. Ntụnyere: jiri SPICE hụ nha na nzaghachi nkebi, leleekwa mkpọtụ na mkpọtụ op-amp.
7. Chee echiche banyere ndidi: R 1% na C 5% nwere ike ịgbanwe fc na Q. Maka ngwa ziri ezi, jiri ndidi C 2% ma ọ bụ ịkpụcha.
8. Nhazi PCB: belata ụzọ ndị dị ogologo, kewaa ala analog, zere njikọ, ma tinye capacitors nso op-amp.
9. Nnwale ụdị ihe atụ: tụọ nzaghachi ugboro ole (sweep), lelee mgbanwe (THD maka ọdịyo), ma kwado ya megide mgbanwe okpomọkụ.
8. Akụkụ Ndị Na-adịghị Mma nke A Na-elegharakarị Anya
Ezigbo nzacha analog na-emetụta:
– Op-amp bandwidth (GBW): Maka Q dị elu na ugboro ugboro dị elu, op-amp ga-enwerịrị GBW nke ọma karịa ugboro ugboro ọrụ.
– Ọnụọgụ slew: nnukwu akara njupụta na ugboro dị elu nwere ike ibute mgbagọ.
– Mkpọtụ: Resistors na op-amps na-agbakwụnye mkpọtụ. N'ime ngwa egwu, mee ka ụkpụrụ resistors ka mma ma họrọ op-amps dị ala.
– Nkwenye nke akụkụ: Q na-enwe mmetụta dị ukwuu; atụmatụ "siri ike" na-ezere Q ndị siri ike ma ọ bụrụ na ọ dịghị mkpa.
– Ibu n'etiti usoro: hụ na nchekwa ma ọ bụ jiri topology nke na-ebelata mmekọrịta.
Site n'iburu ihe ndị na-adịghị mma n'uche site na mmalite, nsonaazụ ikpeazụ ga-adaba na atụmanya mgbe emechara ya.
9. Ihe atụ nke ngwa
– Ndakọrịta ụda: na-eji LPF na HPF nke usoro 2–4 kewaa ugboro ugboro na tweeter na woofer.
– Mgbochi nkewapụ: LPF tupu ADC iji gbochie ihe ndị dị elu ka ha ghara ịpịgharịa gaa na mkpọtụ.
- Ọkwa ọkwa 50/60 Hz: iji wepụ hum na akara ECG/EEG ma ọ bụ sensọ ụlọ ọrụ mmepụta ihe.
- RF front-end: obere band-pass iji họrọ ọwa akọwapụtara.
Mmechi
Usoro nhazi nzacha analog gụnyere nhọrọ nkọwapụta, nha anya nzaghachi (Butterworth, Chebyshev, Bessel), mkpebi nhazi, nhọrọ topology (Sallen-Key, MFB, mgbanwe steeti), na nyocha nke ihe ndị na-abụghị ezigbo dịka nnabata akụkụ na mmachi op-amp. Site na usoro nhazi usoro na ezigbo ihe ngosi, enwere ike ime ka nzacha analog bụrụ nke ziri ezi, kwụsie ike, yana dịka mkpa ngwa si dị - ma ọ bụ maka ọdịyo, ngwaọrụ, ma ọ bụ nkwukọrịta.
Ọ bụrụ na ịchọrọ, enwere m ike inyere gị aka ịmepụta ihe atụ mgbakọ na mwepụ zuru oke (dịka ọmụmaatụ, Butterworth LPF nke anọ nwere usoro Sallen-Key topology) nke zuru oke na ụkpụrụ RC na nsonaazụ eserese echiche.
