ся уровня шумов, то он может быть сведен до 1...2 мкВ, что соизмеримо с шумами реального LC-фильтра.

Исходя из этих соображений, автором по просьбе В. Т. Полякова была разработана серия малошумящих активных фильтров для применения в приемниках прямого преобразования. Некоторые из них подробнее описаны ниже.

Вниманию читателей предлагаются схемы пяти фильтров (рис. 1 - 5), три из которых (см. рис. 1, 3, 4) обеспечивают точную передачу постоянной составляющей сигнала (это нужно, например, при использовании такого фильтра в цепи управления следящим генератором петли ФАПЧ), а два других (см. рис. 2, 5) ценой отказа от точной передачи постоянной составляющей дополнительно обеспечивают срез низких частот (фактически это полосовые фильтры с неравными крутизнами спада) и имеют предельно низкую чувствительность АЧХ к номиналам элементов. Три фильтра имеют седьмой порядок и собраны на восьми ОУ, а два других - фильтры пятого порядка на шести ОУ. На рис. 2 и 5 изображены схемы фильтра с предельно низкой чувствительностью к номиналам элементов.

В таблице приведены все представляющие интерес для конструктора характеристики каждого фильтра. В ней foi. fo2. fo3 - частоты настройки максимумов затухания для каждой ячейки, фзоо щ. фюоогц. Ф1500 ГЦ - фазовый сдвиг на частотах 0,5, 1 и 1,5 кГц для расчёта устойчи-

вости при включении фильтра в схему с обратной связью, U , - среднеквадратичное напряжение выходного шума в полосе от 50 до 3400 Гц (без частотного взвешивания и при единичном усилении).

По своим характеристикам, за исключением, возможно, уровня шумов, он в несколько раз выше, чем уровень шума на выходе лучших пассивных смесителей в той же полосе частот, - фильтры весьма подходящи для применения в приемниках прямого преобразования. На низкочастотных поддиапазонах (40, 80 и 160 м) все равно будет доминировать шум эфира, поэтому улучшать чувствительность следует лишь при работе на высокочастотных диапазонах (10, 11, 15 м и УКВ). Учитывая, что запас по перегрузке внеполосным сигналом для фильтров, построенных по приведенным схемам, ограничивается лишь напряжением питания, имеет смысл вместо первого (буферного) ОУ использовать мало-шумящий предусилитель на высококачественном ОУ или дискретных транзисторах с коэффициентом усиления порядка 10. Возможен и другой путь - применение активных смесителей, усиливающих сигнал. При этом шум активного фильтра становится несущественным на фоне выходного шума активного смесителя. Что же касается динамического диапазона для внеполосных сигналов, то при чрезмерном усилении он снизится из-за начала ограничения в усилителе или активном смесителе, поэто.му излиш-

BxoS

Ю 1Н С! --1300

м ортн

S О-Ю 45J0

-а -О

0-RI 13Ъ5

+ Uun

-Uun 0-F5 3495

B4Z OPAZJH

0-R3 5B51

0-K4 B4Z

1-Bl

1-Cl OOZZMK

1-C3 л

O.QZZMK J

1-RZ -L.4189 HZ

O.OZZmk

+11-a -11--B

l-Bll-BZ ОРШН

1-R3 3H

Z-RZ 3BiO

Выход

Вход

Rl I к Cl -ШВ

ВЛ OVWH

CZ В,ВП и к

B-RJ 8081 -С

СВ 002ZMK RJ 1,ВК

BiZ ОРШН

RZ 510 к

Рис. 2

Вход

Rl П С1 =1=

1800

1А1 ОРШН

о-вг 151

4507

0-R5 4544

С В 0,0ZZ мк

5093

0-R4 819

0-R7 ZB71 у

BAZ 0PAZ7H

Рис. 3

0-RB-575

RZ 10В а Б

Вд/ход

-Uun

Вход

BAl 0PAZ7H з\

Rl IK Cl d= 1800

C7 0,OZZmk

CZ gOZZHK

0-RZ ZOJ

0-R1 7457 RZ 1,6k

O-RB 9516

RB 1,5 К 0-R5 8810 0-R7 6789

0-R4 1015

R5 IBO

R4 BZOk

BAZ 0PAZ7H

Рис. 4

не разгонять усиление не стоит. Так, например, чтобы у приемника была чувствительность около 0,1...0,05 мкВ при применении самого шумящего фильтра (см. таблицу), потребуется усиление от

0-R6 674 - Выход

а В-

-Пил

антенного входа до входа фильтра в 30...60 раз (30...36 дБ). Специально отметим, что уровень шума LC-фильтра с сопротивлением катушек по 80... 150 Ом лишь в два - четыре раза меньше, чем у

Вход

U1 UP АПН if

O-Rl 4948

5670

0-RZ 124,2

I-PZ 4555

С2 0,022 мк

0-R5 5230 0-R7 2926

0-R4 644

2-R2 3324

3-RZ 3638

Рис. 5

описываемых активных фильтров, в то время как интермодуляционные искажения для катушек на ферритовых кольцах достигают 1.. 2% (-34...-40 дБ) уже при сигналах в 100...300 мВ, т. е. по линейности реальный LC ФНЧ уступает активному ФНЧ намного больше, нежели выигрывает у него по шумам. Иными словами, несмотря на больший шум, динамический диапазон активного фильтра оказывается лучше, чем у реального LC-фильтра на катушках с ферромагнитным сердечником.

Учитывая, что напряжение сигнала на входе фильтра может доходить до 2 В (на 120 дБ выше уровня шума) внутри полосы пропускания и достигать по размаху полного напряжения питания на частотах выше частоты среза при интермодуляционных искажениях не больше, чем 0,02...0,0002% или -75...-114 дБ (в зависимости от качества ОУ), получим динамический диапазон собственно фильтра по интермодуляции в пределах 90... 120 дБ. Этого более чем достаточно для большинства применений, поскольку самым слабым (по динамическому диапазону) звеном будет оставаться смеситель, а не фильтр.

Все предлагаемые фильтры выполнены на основе частотозависимых отрицательных сопротивлений - ЧЗОС (англ. FDNR), или, как их ещё называют, су-перёмкостей (Supercapacitors). Основным строительным блоком при их построении является узел на двух ОУ, обведенный на рис. 1 штрихпунктирной линией.

Пытаться применять счетверённые ОУ в одноканальном фильтре нецелесообразно, так как при этом резко увели-

чиваются паразитные связи между звеньями фильтра. Крайне нежелательно также уплотнение монтажа за счёт вертикального расположения элементов, поскольку это сильно ухудшает экранирующий эффект земляной плоскости. Не следует забывать и о таких мелочах , как резисторы и конденсаторы развязки по питанию. При.мер выполнения разводки законченного фильтра можно найти в статье автора Подавление надтональных помех в бытовой звукозаписи в журнале Радио №7 за 1995 г.

Теперь о выборе ОУ для фильтров. Среди ходовых зарубежных ОУ наиболее предпочтительными с точки зрения отношения цена/качество представляют- . ся LM833, ОР-227, ОР-270, ОР-275, ОР-, 276, ОР-285 (все - сдвоенные). Из отечественных ОУ можно пореко.мендовать 140УД25 (одинарный). Неплохие результаты могут получиться при использовании ОУ К157УДЗ (или К157УД2), однако это потребует переделки топологии печатной платы и подбора элементов коррекции. Критерии выбора ОУ - минимальный шум (спектральная плотность ЭДС шума не более 6 нВ/.у/1ц , спектральная плотностьЕходного тока шума не более 0,7 nA/Jxh, ], коэффициент ослабления синфазного сигнала на частотах до 3 кГц не менее 80 дБ, малью нелинейные искажения (не более 0,003% на частоте 10 кГц) и стабильность при единичном усилении.

Особого внимания требует выбор входного ОУ для фильтров. В большинстве случаев целесообразно, чтобы он обеспечивал некоторое усиление, особенно если фильтр стоит сразу после