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Filtri attivi digitali - 5

Filtri attivi digitali

L’oscillatore di clock è molto semplice, essendo in pratica un astabile formato da due nelle NOT interne al 74C04: la frequenza di lavoro di tale circuito è determinata dai valori di R6 e C1, secondo la relazione approssimata: f=1,44/R6xC1.

E’ comunque possibile aggiustarla inserendo un trimmer in serie alla R6. Notate che l’oscillatore viene alimentato a 5 volt, quindi produce un segnale TTL al quale U1 (il filtro MF10) si adatta essendo alimentato invece a tensione duale di ± 5 V. Nello schema, per l’MF10 sono indicati tra parentesi i corrispondenti piedini del secondo filtro, quando ciascuno ne ha di distinti; evidentemente i piedini di controllo e di alimentazione, che sono unici per entrambi i filtri, non hanno corrispondenti tra parentesi.

Notate dunque il piedino 6 (Sa/b) rigidamente collegato al deviatore S1 in modo da poter decidere a cosa collegare il nodo sommatore di ingresso della catena di filtri: connesso al positivo +5V questi viene collegato all’uscita del passa-basso (pin 1) mentre al negativo gli ingressi dei filtri di ciascun canale vanno al potenziale di AGND, quindi il dispositivo va retroazionato retrocedendo al piedino 4 (17 per l’altro canale) parte del segnale di una delle uscite passa-banda (2) o passabasso (1).

L’altro deviatore, S2, serve per impostare il rapporto di divisione del clock e per spegnere i filtri lasciando passare il segnale pulito, prelevabile dal piedino 3 (18): quest’ultima funzione si ottiene in posizione OFF, cioè mettendo a massa il piedino 12 dell’U1.

IL FUNZIONAMENTO
Quali che siano la frequenza di clock ed il rapporto di divisione impostato, dal punto BP possiamo prelevare il segnale trattato da un filtro passabanda, dall’LP quello uscente dal passa-basso, e da NORM il segnale del passa-alto, dell’elimina-banda (notch) o quello trasparente, nel caso il piedino 12 venga posto a massa. Insomma, se impostiamo una frequenza di clock di 100 KHz ed un rapporto di divisione di 50, visto dal punto LP il circuito si comporta come un filtro passa-basso del secondo ordine con frequenza di taglio di 2 KHz e attenuazione fuori banda di 40 dB/decade; in prossimità dei 2 KHz l’attenuazione è circa 6 dB.

Visto dal punto BP invece l’MF10 si comporta da filtro passa banda con frequenza centrale a 2 KHz e attenuazione fuori da essa di 40 dB/decade; considerando il punto NORM il circuito può essere un filtro notch, che dovrebbe eliminare solo la frequenza di 2 KHz, o un passa-alto che taglia sotto i 2 KHz con pendenza di 40 dB/decade e attenua di 6 dB in corrispondenza del taglio. Ma procediamo ordinatamente dando qualche formula utile alla determinazione dei parametri e spiegando poi il discorso del notch/passa-alto.

Allora, riferendoci all’uscita BP dobbiamo dire che la frequenza centrale è appunto quella impostata con il clock e il rapporto di divisione, e con essa vengono “sintonizzati” i due filtri passaalto e passa-basso che compongono ciascuna sezione dell’MF10: la frequenza di centro-banda è perciò fo, intendendo con essa il rapporto fclk/D, dove fclk è la frequenza introdotta dal piedino di clock e D il fattore di divisione scelto. Pertanto abbiamo che la frequenza del filtro è: fo = fclk/D.

Il guadagno in tensione complessivo del filtro è dato dal rapporto: Av = -R3/R1 (vedi fig. 1) in quanto è determinato dalla retroazione globale operata retrocedendo il segnale del primo elemento (uscita BPA, piedino 2) all’ingresso (piedino 4).

 

 

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