Проектирование активных фильтров с использованием FilterLab 2.0

Данная статья призвана познакомить читателя с программой FilterLab (FL), которая позволяет пользователю работать с активными фильтрами на новом уровне. FL крайне дружелюбен и удобен для проектирования активных фильтров.

Ключевые слова: фильтры, FilterLab, инновационный софт, National Instruments, абсолютно бесплатно

FilterLab 2.0 — это инновационное программное обеспечение, которое значительно упростит проектирование активных аналоговых фильтров повсеместно применяющихся разработках современной электроник [3,4]. Его можно найти в свободном доступе на веб-сайте компании Microchip: www.microchip.com [1–2]. FilterLab 2.0 предоставляет своим пользователям полный набор принципиальных схем, значения компонентов которых программа предусмотрительно вам предоставляет вместе с частотными характеристиками [1].

Также FilterLab 2.0 включает в себя широкий спектр фильтров, в том числе линейные фазо-частотные характеристики Баттерворта, Чебышева и Бесселя на частоте от 0.1 Гц до 2 МГц. Filterlab 2.0 также используется для проектирования полосовых фильтров и фильтров верхних частот с линейными фазо-частотными характеристиками Чебышева и Баттерворта [1].

Пользователю предоставляется немалое количество опций.

Давайте взглянем на интерфейс программы более конкретно. Открываем вкладку Filter, затем Filter Design. Наблюдаем следующее диалоговое окно:

Рис. 1. Диалоговое окно «Спецификация фильтра»

Нам представлены три вкладки. Первая вкладка — «Спецификация фильтра». В данном случае необходимо выбрать тип аппроксимации и пропускающую способность, которые нам потребуются для работы с фильтром [2].

Следующая вкладка — «Параметры фильтра»:

Рис. 2. Диалоговое окно «Параметры фильтра»

На этот раз нам предложено выбрать величину затухания и частоту в полосе пропускания фильтра. Также необходимо подобрать нужную нам полосу заграждения частоты и затухания фильтра [2].

Далее находится вкладка под названием «Схема» (рисунок 3):

Рис. 3. Диалоговое окно «Проектирование фильтра»

Нам предложено выбрать четыре варианта реализации схемы фильтра низких частот. Например, вариант 2. В данном случае будем использовать однопроцентные резисторы.

АЧХ и ФЧХ появляется сразу после выбора топологии фильтра, при нажатии клавиши «OK». АЧХ и ФЧХ представлена на рисунке 4:

Рис. 4. АЧХ и ФЧХ фильтра

Нажав на панели сверху клавишу View > Filter, а затем Circuit, мы увидим перед собой окно, как показано на рисунке 4. В этом окне представлена топология нашего фильтра, то есть его принципиальная схема.

Рис. 5. Принципиальная схема фильтра

Если на панели сверху за клавишей View > Filter выбрать Spice (симулятор электронных схем общего назначения с открытым исходным кодом), то FilterLab предоставит нам SPICE-модель фильтра (рисунок 5), который мы избрали для исследования.

Рис. 6. SPICE-модель фильтра

Также при работе с FilterLab нельзя обойти стороной мастер сглаживания (Anti-Aliasing Wizard) и мастер подбора фильтра (Filter Selection Wizard). Это очень важные составляющие в работе с программой. Перейти к ним можно при помощи панели инструментов сверху. Filte > (тот мастер, который нам необходим для работы в данный момент).

Anti-Aliasing Wizard (AAW) поможет пользователю в разработке фильтра нижних частот, который используется совместно с аналого-цифровым преобразователем. Также AAW поможет пользователю с подбором пропускной способности, частоты дискретизации, разрешения и параметром отношения сигнал/шум.

Рис. 7. Anti-Aliasing Wizard

Filter Selection Wizard предоставляет подробно описание фильтра, включая его избирательность, частоту и его затухающую способность, а затем представляет пользователю таблицу значений частот, затухающей способности и разнарядки для любой аппроксимации.

Таким образом, в конце обзора хотелось бы ещё раз отметить преимущества FilterLab. Сама программа очень удобная и не имеет достойных конкурентов на рынке программ, специализирующихся на модуляции работы с реальными фильтрами. Это проявляется даже в мелочах. Программа позволяет пользователю внести коррективы в разрабатываемый активный фильтр в любой момент. Интерфейс очень прост и незамысловат. Для освоения программы требуется лишь базовые знания английского языка и немного терпения. К тому же FilterLab совершенно бесплатный [1,2].

Литература:

1. Официальное подробное обучение работе с программой FilterLab 2.0 на английском языке: [Электронный ресурс] // Microchip Technology Incorporated: 1998–2017. URL: http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/51419a.pdf. (Дата обращения: 0.05.2017).
2. Скачать программу FilterLab 2.0 с официального сайта компании Microchip: [Электронный ресурс] // Microchip Technology Incorporated: 1998–2017. URL: http://www.microchip.com/developmenttools/productdetails.aspx?partno=filterlabdesignsoftware. (Дата обращения: 0.05.2017).
3. Беляков, М. В. Разработка промышленного программируемого логического контроллера / М. В. Беляков, А. В. Ульянов // Научно-техническое творчество аспирантов и студентов. — 2016. — с. 56–58.
4. Ивашинников, Б.А., Разработка устройства регистрации параметров движения надводных объектов / Б. А. Ивашинников, А. В. Ульянов, С. М. Копытов // Научно-техническое творчество аспирантов и студентов. — 2016. — с. 228–230.