1 Integrierte Analogschaltungen Übung 4 Grundschaltungen und Implementierung von zeitdiskreten Filtern

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  • Folie 1
  • 1 Integrierte Analogschaltungen bung 4 Grundschaltungen und Implementierung von zeitdiskreten Filtern
  • Folie 2
  • 2 Teil I Grundschaltungen von zeitkontinuierlichen (RC) und zeitdiskreten (Switched-Capacitors) Filtern
  • Folie 3
  • 3 Grundschaltungen Zeitkontinuierliches FilterZeitdiskretes Filter R, C und OPVSC, C und OPV DifferentialgleichungenDifferenzgleichungen H(s)=v out /i in oder H(s)=i out /v in H(z)=v out /q in oder H(z)=q out /v in
  • Folie 4
  • 4 Aufbau eines komplexen Systems (z.B. Filter) Grundschaltungen Die Grundschaltungen knnen beliebig kombiniert werden Bei zeitkontinuierlichen Systemen Stromknoten drfen nur mit Stromknoten verbunden werden Spannungsnoten drfen nur mit Spannungsknoten verbunden werden Bei zeitdiskreten Systemen Ladungsknoten drfen nur mit Ladungsknoten verbunden werden Spannungsknoten drfen nur mit Spannungsknoten verbunden werden
  • Folie 5
  • 5 Grundschaltungen: Integratoren Zeitkontinuierlich: Stromintegrator Zeitdiskret: Ladungsintegrator Signalflussgraph
  • Folie 6
  • 6 Grundschaltungen: ungeschaltete Kapazitten Zeitkontinuierlich: Kapazitt Zeitdiskret: ungeschaltete Kapazitt = Virtuelle Masse
  • Folie 7
  • 7 Grundschaltungen: Positive Widerstnde mit Verzgerung Zeitdiskret: positiver simulierter Widerstand mit Verzgerung = Virtuelle Masse Zeitkontinuierlich: Positiver Widerstand
  • Folie 8
  • 8 Grundschaltungen: Positive Widerstnde mit Verzgerung = Virtuelle Masse Parasitre Kapazitten wegen den S/D-pn-bergngen Eingang: Niederohmig Ausgang: Virtuelle Masse Knoten A: Die parasitren Kapazitten bilden eine Parallelschaltung mit C. Der Wert von C wird gendert Fehler
  • Folie 9
  • 9 Zeitkontinuierlich: negativer Widerstand Zeitdiskret: negativer simulierter Widerstand, parasitic free = Virtuelle Masse Grundschaltungen: Negative Widerstnde mit Verzgerung
  • Folie 10
  • 10 Alle parasitren Kapazitten sind entweder an Masse oder werden von niederohmigen Knoten gesteuert Negative Widerstnde mit Verzgerung : Parasitic-free Parasitic-free
  • Folie 11
  • 11 Grundschaltungen: positive Widerstnde ohne Verzgerung Zeitdiskret: pos. simulierter Widerstand ohne Verzgerung = Virtuelle Masse Zeitkontinuierlich: Positiver Widerstand
  • Folie 12
  • 12 Grundschaltungen: Positive Widerstnde ohne Verzgerung Zeitkontinuierlich: Positiver Widerstand Zeitdiskret: Positiver simulierter Widerstand, parasitic free = Virtuelle Masse
  • Folie 13
  • 13 Signalflussgraphen Signalflussgraphen stellen die Grundschaltungen dar und werden verwendet, um ein Filter zu entwerfen ZeitkontinuierlichZeitdiskret StromintegratorLadungsintegrator KapazittUngeschaltete Kapazitt Positiver Widerstand Pos. sim. Widerstand (no delay) Negativer Widerstand Neg. sim. Widerstand (delayed)
  • Folie 14
  • 14 Forward- und Backward-Euler- Integratoren * * = = Entspricht der Backward-Euler-Transformation Entspricht der Forward-Euler-Transformation Pos. Sim. Widerstand (no delay) Neg. Sim. Widerstand + Verzgerung Ladungsintegrator
  • Folie 15
  • 15 Integrator nach der Bilinearen Transformation Pos. Wid. no-delay Pos. Wid. mit delay Ladungsintegrator
  • Folie 16
  • 16 Integrator nach der Bilinearen Transformation Nicht parasitic-free
  • Folie 17
  • 17 Teil II Schaltungsimplementierung: konkrete Beispiele
  • Folie 18
  • 18 SC-Filter der 1. Ordnung Allgemeine Form Signalflussgraph
  • Folie 19
  • 19 SC-Filter der 1. Ordnung, bertragungsfunktion Signalflussgraph
  • Folie 20
  • 20 SC-Filter der 1. Ordnung, bertragungsfunktion Nullstelle Polstelle
  • Folie 21
  • 21 SC-Filter der 1. Ordnung Sonderflle: C 3 =0 Das Filter wird ein Integrator (z p =1 Polstelle in DC + eine Nullstelle) C 1 =0 und C 3 =0 Das Filter wird ein Backward-Euler-integrator:
  • Folie 22
  • 22 Aufgabe 1 Realisierung eines SC-Filters 1. Ordnung Spezifikationen: 3-dB-Grenzfrequenz f g =10 kHz Taktfrequenz f T =100 kHz Gleichspannungsverstrkung A DC =0dB Nullstelle bei f N =50 kHz=f T /2 Berechnung der Z-bertragungsfunktion Integrationskapazitt C A =10pF Dimensionierung von C 1,C 2 und C 3 Verwendung der allgemeinen Struktur
  • Folie 23
  • 23 Ende