Naslov
Šum i dinamički opseg filtara izvedenih strminskim pojačalima
(Noise and Dynamic Range of Filters Using Operational Transconductance Amplifiers)

Autori
Stojković, Nino

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet elektrotehnike i računarstva Zagreb

Mjesto
Zagreb

Datum
25.11

Godina
1999

Stranica
161

Mentor
Mijat, Neven

Ključne riječi
obrada signala; analogni aktivni filtar; filtarska sekcija drugog reda; filtarske strukture višeg reda; operacijsko pojačalo; strminsko pojačalo; šum; spektralna gustoća napona šuma; dinamički opseg
(signal processing; continuos-time active filter; second-order filter sections; higher-order filter structures; operational amplifier; operational transconductance amplifier; noise; noise voltage spectral density; dynamic range)

Sažetak
Jedan od osnovnih problema obrade signala malih amplituda predstavlja pojava šuma. Ovdje se analizira djelovanje šuma u elektroničkim filtrima. Pokazuje se da će razinu šuma odrediti aktivni element kojim je filtar građen i odabrana sekcija drugog reda, a kod filtara viših redova i sama struktura filtra. Utjecaj šuma je određen spektralnom gustoćom napona šuma iz koje su izračunati efektivna vrijednost napona šuma i dinamički opseg. Proračun je izvršen pomoću matematičkog programskog alata MATLAB, a dobivene karakteristike su provjerene programom za simulaciju električkih mreža PSPICE. U drugom poglavlju je opisan šum kao fizikalna pojava, navedene su vrste šuma i izvori šuma i ukratko opisani parametri kojima opisujemo šum. Treće i četvrto poglavlje opisuje šum nisko-propusnih (NP) odnosno pojasno-propusnih (PP) filtarskih sekcija drugog reda. Pri tome su odabrane četiri različite izvedbe sa strminskim pojačalom i jedna sekcija s operacijskim pojačalom. Dane su relacije za proračun i prikazane su karakteristike spektralnih gustoća napona šuma i izračunate su pripadne efektivne vrijednosti napona šuma za pet različitih Q-faktora. Provedena je analiza dinamičkog opsega. Na kraju je izvršeno vrednovanje i objavljena su postignuta saznanja koja su odredila sekciju korištenu pri izradi filtarskih struktura osmog reda. Pokazalo se da najbolje rezultate daje opća sekcija sa strminskim pojačalom. Peto i šesto poglavlje prikazuje analizu šuma u filtrima osmog reda. Razmatrane su kaskadna struktura i kaskada bikvarta u NP filtrima kojima su pridodane Follow the Leader Feedback i Leap Frog strukture u analizi PP filtara. Određeni su šumni doprinosi svakog izvora šuma na izlazu iz strukture te su izračunati šumni parametri. Izvršena je optimizacija dinamičkog opsega strukture. Na kraju je dana usporedba struktura koja je pokazala da najmanji šum ima Leap Frog struktura izvedena općom sekcijom sa strminskim pojačalima. Provedena su istraživanja odredila najbolju sekciju sa strminskim pojačalom i najbolju strukturu ne samo obzirom na šum već uz sveukupna svojstva. Dane su smjernice za korištenje promatranih filtarskih sekcija 2.reda kao građevnog bloka u izvedbi filtarskih struktura viših redova. Navedene su mogućnosti smanjenja utjecaja šuma kod dizajniranja elektroničkog filtra. Glavni doprinos ovog istraživanja je precizno određen dinamički opseg i definirane granice uporabe filtara izvedenih strminskim pojačalima. Primjena izvedenih filtara je u obradi govora i glazbe, sustavima upravljanja, instrumentaciji, za spektralnu analizu signala malih amplituda, sintezu nelinearnih mreža i drugdje gdje se javlja potreba za upravljivim filtrom.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Elektrotehnika

POVEZANOST RADA