Features of Application of Discrete-analog Filters on Switched Capacitors in Modern Monitoring and Control Systems
Year: 2025
Type: article
Abstract: Рассматриваются задачи проектирования ограничителей спектра, включаемых на входе и выходе дискретно-аналоговых фильтров (ДАФ) на переключаемых конденсаторах, применяемых в современных системах контроля и управления (СКУ). Постановка таких фильтров связана с необходимостью уменьшения погрешности наложения спектров при дискретизации сигналов на входе ДАФ и уменьшения помех на входе исполнительных устройств. В рассматриваемых СКУ проблема наложения спектров возникает также на входе аналого-цифрового преобразователя (АЦП) в структуре СКУ. Её решение должно быть учтено при проектировании входных фильтров АЦП на основе ДАФ. Исследованы входные аналоговые антиэйлайзинговые фильтры (ААЭФ), которые могут быть использованы в СКУ. Описаны алгоритмы и методы ввода информации в модуль ввода данных СКУ от ДАФ типа «фильтр нижних частот» и «полосовой фильтр». Рассмотрены погрешности вывода управляющей информации в системах контроля и управления, оказывающие существенное влияние на их надежность. Показано, что ДАФ на переключаемых конденсаторах (в общем случае их применения как на входе, так и на выходе СКУ) требуют использования ААЭФ на входе ДАФ и фильтра нижних частот на его выходе. При больших отношениях частоты дискретизации ДАФ к граничной частоте огибающей спектральной плотности входного сигнала порядок аналогового антиэйлайзингового фильтра не превышает единицы. С ростом порядка ДАФ увеличивается и порядок ААЭФ. В статье обращается внимание на тот факт, что ААЭФ, в отличие от ДАФ, являются фильтрами с фиксированными параметрами, что предполагает ухудшение их характеристик при изменении настройки ДАФ. Постановка в СКУ аналогового антиэйлайзингового фильтра с управляемыми характеристиками частично снимает эту проблему, но связана с усложнением алгоритма настройки СКУ. Сделан вывод о том, что применение аналоговых фильтров уменьшает допустимый диапазон изменения параметров дискретно-аналогового фильтра и требует решения технологических проблем изготовления ААЭФ с большими номиналами входящих компонент, что влияет на технологические характеристики ДАФ.
Institutions: Southern Federal University, Don State Technical University
Language: Russian
Subfield: Electrical and Electronic Engineering
Field: Engineering
Domain: Physical Sciences
Open Access status: diamond
Funder: Russian Science Foundation
Award: G687884723
OpenAlex ID: W4416614484