Dolnoprzepustowy filtr audio na układzie MAX 7400

Dobrze znany układ firmy Maxim – MAX 7400 jest sercem układu dolnoprzepustowego filtra audio. 

W dalszej części opiszemy dwie możliwości zmontowania układu. 

Układy tego typu filtrów z powodzeniem możemy zastosować w naszych konstrukcjach radiowych. Umieszczamy go w torze m.cz naszego RX-a. Najkorzystniej jeszcze przed wzmacniaczem audio, tak by do wzmacniacza docierał wstępnie uformowany sygnał. 

Rodzaje filtrów - wprowadzenie

Filtr elektryczny – opisywany przez różne źródła układ, ma różne definicje ale sprowadza się do przepuszczania przebiegów elektrycznych w określonym paśmie częstotliwości i tłumienia przebiegów z innych zakresów częstotliwości. Filtry najczęściej stosowane są w celu usunięcia z głównego sygnału niepożądanych składowych, zakłóceń oraz szumu.

Podział filtrów ze względu na rodzaj  charakterystyki częstotliwościowej 

  • dolnoprzepustowy LPF lowpass
  • górnoprzepustowy HPF highpass
  • środkowozaporowy pasmowy bandstop / notch 
  • środkowoprzepustowy pasmowy / bandpass
 
Dla pewnego uporządkowania nazewnictwa pasmem przenoszenia filtra będziemy nazywali tą część charakterystyki częstotliwościowej która jest przepuszczana przez filtr. Natomiast ta część która jest tłumiona nazywana jest pasmem zaporowym. Dla filtrów dolnoprzepustowych i górnoprzepustowych wyznaczamy częstotliwości graniczne, dla filtrów środkowozaporowych i środkowoprzepustowych wyznaczmy częstotliwość środkową oraz pasmo filtru.
Charakterystyki pokazane poniżej mają za zadanie uzmysłowić działanie jednak są to filtry idealne cechujące się stałym wzmocnieniem w paśmie przenoszenia oraz nieskończonym tłumieniem w paśmie zaporowym. Zbocza charakterystyki są pionowe, w praktyce takie filtry są niemożliwe do zrealizowania. W budowanych filtrach charakterystyki będą odbiegały od tych wyznaczonych dla filtrów idealnych ale zasada pozostanie zasadą.

poniżej charakterystyki filtrów idealnych 🙂

8-go rzędu, dolnoprzepustowy, eliptyczny filtr z przełączanymi kondensatorami

Tak jak pisaliśmy na wstępie sercem zestawu jest układ MAX7400 poznajmy więc topologię wyprowadzeń, wartości i kilka cyferek z noty katalogowej układu. 

  1.  COM – 
  2.  IN – wejście filtru
  3. GND
  4. VDD – (+5V) dodatnie wejście zasilania
  5. OUT – wyjście  filtru
  6. OS – regulacja przesunięcia wejścia (patrz nota)
  7. SHDN 
  8. CLK – wejście zegara. 
 

Zestaw do samodzielnego montażu
LPF oparty o układ MAX7400

Tworzenie nowych lub usprawnianie istniejących konstrukcji to poznawanie różnych rozwiązań, modyfikowanie istniejących układów wymyślanie i dostosowywanie do swoich potrzeb. Kolejny proponowany przez nas zestaw do samodzielnego montażu (bo nie lubimy określenia KIT-y), jest właśnie takim w pełni funkcjonalnym modułem, którego po zlutowaniu możemy użyć w projektowanej konstrukcji lub, przetestować jego działanie i zaprojektować sprawdzone już rozwiązanie w swoim projekcie. Jak możecie zobaczyć poniżej mamy dwa schematy i to ważna informacja dla tych co będą lutowali.

Trzeba wybrać jedną z opcji. W zestawie dostarczamy wszystkie potrzebne elementy elektroniczne do prawidłowego uruchomienia obu opcji. Jednak przed lutowaniem należy podjąć decyzję, którą wersję chcemy wykonać lub liczyć się z koniecznością wylutowania części podzespołów by uruchomić drugą z opcji.

Zawężanie odbieranego sygnału oczywiście w odpowiednich zakresach w zależności od modulacji jaką odbieramy SSB CW, przynosi pozytywny efekt w eliminacji części „zbędnego” sygnału. Szerokość sygnału SSB  to około max 3 kHz, odbiornik w swojej konstrukcji powinien mieć właśnie filtr który skutecznie ograniczy szerokość odbieranego sygnału. Eliminując tym samym część szumu pasmowego czy pojawiający się sygnał stacji pracującej kilka kHz obok naszego sygnału. W odbiornikach fabrycznych zawężenie odbieranego sygnału realizuje się w różny sposób zależny od konstrukcji. Często jednak występują podobne filtry pracujące w torze m.cz. zawężające pasmo płynnie lub skokowo do wartości 2.4 kHz czy 1.8 kHz dla modulacji SSB. Zachęcamy do zapoznania się z tematem bo warto eksperymentować :).  

 

Filtr audio MAX7400 z zew generatorem - opcja nr 1

To pierwsza z opcji którą warto wziąć pod uwagę. Porównując oba schematy widzimy, że cały układ różni ogólnie mówiąc tym co podłączone jest do 8 nogi układu MAX7400. 

W opcji z generatorem zewnętrznym jest to oczywiście generator. W naszym przypadku wykonany na popularnym układzie CD4047. Zastosowany potencjometr P1 i dobrany odpowiednio kondensator C9 płynnie reguluje wartość generowanego sygnału przez układ CD4047.   

Sygnał z generatora jak widzimy trafia bezpośrednio na 8 nóżkę CLK układu MAX7400. Parametr clock-to-corner ratio to 100:1 więc podając sygnał z zakresu 100 – 1000 kHz otrzymamy płynnie regulowany filtr dolnoprzepustowy gdzie f graniczna będzie płynnie zmieniana przez co uzyskamy zmienną wartość pasma przenoszenie oraz pasma zaporowego. 

f graniczna = f CLK / 100

Z tego wzoru wynika, że dla :

f CLK = 100 kHz – otrzymujemy filtr o f granicznej = 1 kHz

f CLK = 500 kHz – otrzymujemy filtr o f granicznej = 5 kHz

f CLK = 1000 kHZ – otrzymamy filtr o f granicznej = 10 kHz

Filtr audio MAX7400 z kondensatorami - opcja nr 2

Opcja nr dwa to wykorzystanie wewnętrznego oscylatora układu MAX7400 i podłączanie odpowiedniej pojemności C osc bezpośrednio do wejścia 8 CLK.

f osc(kHz) = (K *1000) / Cosc

K – dla MAX 7400 = 38

C osc – wartość w pF

I tutaj znów wartość f graniczna = f osc / 100

Przykładaowe wartości dla Cosc = 100pF

fosc = 38000 / 100 = 380

f graniczna = 380 / 100 = 3.8 kHz

Wartości Cosc dla 

1.8 kHz – 210 pF

2,8 kHz – 135 pF

Jeżeli nie chcemy płynnej regulacji, możemy dobrać odpowiednie wartości kondensatorów i przełączać skokowo pasmo przepuszczania filtru. 

Na płytce PCB przewidziane są 4 miejsca do wlutowania odpowiednich wartości kondensatorów. Jeden kondensator o niskiej wartości lutujemy na stałe, kolejne kondensatory dokładamy równolegle i poprzez zwieranie do masy uzyskujemy zmianę szerokości pasma przenoszenia filtru.

Zestaw do samodzielnego montażu

cdn..

Filmiki