On the railroads in seismically active regions, the impact of frequent weak earthquakes accelerates the initiation of defects such as wear and tear, cracks and deformation due to fatigue. An analysis of the types and stages of initiation and development of defects preceding accidents at technical facilities has shown that the registration of the beginning of the latent period of transition of objects to an emergency state based on the results of traditional technologies of analysis of measurement information in the applied control systems in the field of railway transport is delayed owing to the difficulties of noise analysis. The proposed algorithms and noise analysis technologies allow forming corresponding sets of informative attributes to control the beginning of the latent period of accidents. Their use in intelligent noise control systems will improve the safety of this mode of transportation. To this end, it is expedient to create a subsystem for noise seismic hazard warning, i.e., a subsystem for noise control of the onset of the initiation and dynamics of development of changes in the technical condition of the rolling stock, railroad tracks, bridges, tunnels, and other railroad infrastructure facilities.
The paper deals with the preparation and measurement of an experimental polymer graphite cathode that seems to be a promising and cheap source of electrons utilizing cold field-emission in high- and ultra-high vacuum. Polymer graphite seems to be a proper material as it contains a large amount of hybridized carbon with a low degree of surface oxidation and silicon monoxide (SiO). Within the frame of this work, a special experimental method of tip preparation has been designed and tuned. This method is based on ion milling inside a dual-beam electron microscope enabling to obtain ultra-sharp tips of a diameter smaller than 100 nm with a predefined opening angle. The charge transport within experimental samples is evaluated based on results provided by the noise spectroscopy of the total emission current in the time and frequency domains.
Efekty obciążeniowe wywołane niepływowym naciskiem atmosfery, oceanów i wody kontynentalnej na powierzchnię Ziemi powodują jej deformację. Przemieszczenia punktów z powodu tych efektów zwykle nie są uwzględniane podczas opracowania obserwacji GPS (ang. Global Positioning System). Celem pracy było przeanalizowanie wpływu modelowania niepływowych efektów obciążeniowych podczas opracowania obserwacji GPS na współrzędne punktów oraz na realizację geodezyjnego układu odniesienia w regionalnej sieci GPS. Analizy przeprowadzono na podstawie rozwiązań GPS, które otrzymano w wyniku spójnego opracowania ciągłych obserwacji dobowych GPS dla okresu 10 lat zarejestrowanych na 51 stacjach położonych w Europie. W analizach wykorzystano modele obciążeniowe, tworzone i udostępniane przez trzy różne instytucje, które stosowano na poziomie obserwacji (metoda a priori). W wyniku modelowania efektu niepływowego obciążenia powierzchni Ziemi atmosferą otrzymano średnią poprawę powtarzalności dobowych szeregów czasowych składowej wysokościowej o 6.3%, oceanami o 0.9%, a wodą kontynentalną o 2.1%. Łączne modelowanie wszystkich efektów spowodowało poprawę powtarzalności składowej wysokościowej o 9.8% dla rozwiązań dobowych i o 13.1% dla rozwiązań tygodniowych. Najlepszą zgodność współrzędnych pomiędzy rozwiązaniami, w których dla danego efektu wykorzystano modele z różnych instytucji, stwierdzono dla rozwiązań z modelowanym efektem obciążeniowym z powodu atmosfery. Dla większości stacji różnice współrzędnych nie przekraczały 1 mm w żadnej ze składowych. Niemniej, dla kilku stacji położonych w rejonie wybrzeża Morza Północnego i Morza Bałtyckiego, stwierdzono rozbieżności w dobowych szeregach czasowych współrzędnej wysokościowej dochodzące do 6 mm. Modelowanie efektu z powodu obciążenia powierzchni Ziemi wodą kontynentalną usunęło sygnał roczny z szeregu czasowego współczynnika skali sieci regionalnej. Modelowanie efektów obciążeniowych nie wpłynęło na układ odniesienia realizowany na podstawie 10-letnich obserwacji. Modelowanie wszystkich efektów łącznie spowodowało zmniejszenie błędów prędkości punktów GPS, które dla wszystkich składowych wyniosło 7% i aż 23%, jeśli podczas wyznaczania prędkości wyznaczano dodatkowe wyrazy opisujące sygnały o okresie rocznym i półrocznym obecne we współrzędnych GPS. W analizowanych szeregach czasowych współrzędnych punktów, oprócz sygnałów o okresie rocznym i półrocznym, stwierdzono także sygnały o okresie roku drakonicznego GPS (351.4 dni) i jego harmoniczne. Modelowanie efektów obciążeniowych me wpłynęło znacząco na okresowości zawarte w szeregach czasowych współrzędnych i na amplitudy sygnałów rocznych i półrocznych. Modelowanie efektu z powodu obciążenia powierzchni Ziemi wodą kontynentalną pozwoliło lepiej zinterpretować szeregi czasowe współrzędnej wysokościowej, w których dla kilku stacji pojawił się zbyt duży (sztuczny) sygnał roczny wynikający z niewielkiego rozmiaru analizowanej sieci regionalnej (efekt sieci). Analiza szumowa szeregów czasowych współrzędnych GPS z modelowanym efektem obciążenia powierzchni Ziemi atmosferą wykazała zmniejszenie amplitud szumu potęgowego oraz zwiększenie amplitud szumu białego i indeksów spektralnych (uwydatnienie większej korelacji czasowej). Z kolei modelowanie efektu z powodu wody kontynentalnej spowodowało zmniejszenie wartości indeksów spektralnych (zmniejszenie korelacji czasowej). Modele obciążeniowe zastosowano również jako poprawki do uzyskanych w wyniku opracowania obserwacji GPS współrzędnych (metoda a posteriori). Uzyskano bardzo dobrą zgodność powtarzalności współrzędnych z metodą a priori (różnice nieistotne statystycznie). Przy czym, w różnicach współrzędnych z modelowanym efektem z powodu wody kontynentalnej uzyskanymi w tych dwóch metodach zaobserwowano sygnał roczny o maksymalnej amplitudzie 0.2 mm.
EN
Non-tidal loading effects due to atmosphere, ocean, and continental water cause deformation of the Earth's surface. Global Positioning System (GPS) observations are usually not corrected for the displacements due to these effects. The aim of this work was to analyse the impact of the non-tidal loading effects modelling during G PS data processing on station coordinates and a reference frame realization in a regional GPS network. The analyses were performed on the basis of GPS solutions, which were obtained from homogeneous processing of daily GPS data collected during a period of 10 years at 51 permanent stations evenly distributed in Europe. The non-tidal loading models, created by three different institutions, were applied at the observation level (a priori approach). Modelling the non-tidal loading effect due to the atmosphere improved the mean repeatability of daily time series of the height component by 6.3%, due to oceans by 0.9%, and due to continental water by 2.1 %. Modelling all the non-tidal loading effects improved the mean repeatability of the height component by 9.8% in case of daily solutions, and by 13.1% in case of weekly solutions. The best consistency between solutions, in which models from different institutions were applied, was obtained for the non-tidal atmospheric effect. However, for a few sites located at the North Sea and Baltic Sea shores, the differences in daily time series for the height component reached 6 mm. Modelling of the non-tidal loading effects did not affect a reference frame realized by 10-year solutions. Modelling all the non-tidal effects improved the velocity errors in all components by 7%, and by 23% when in addition also annual and semiannual signals that are present in site coordinate time series were estimated during the velocity estimation. In coordinate time series, in addition to annual and semiannual signals, also the GPS draconitic signal (351.4 days) and its harmonics were found. Modelling the non-tidal effects did not significantly influence the periodicities present in the GPS coordinate time series or annual and semiannual amplitudes. Modelling the continental water loading effect improved the interpretation of time series for some stations for which, due to a small size of the regional network (network effect), too high (spurious) annual signals were observed. Noise analysis of the GPS coordinate time series showed that modelling the non-tidal atmospheric loading decreased the power law amplitudes, and increased the white noise amplitudes and spectral indices (time correlation increased). On the other hand, modelling the continental water loading decreased the spectral indices of the coordinate time series for the height component (time correlation decreased). The non-tidal loading effects were also applied a posteriori, i.e., as corrections to the estimated coordinates. The comparison of a posteriori and a priori methods showed very high consistency in the repeatability of station coordinates (differences were not significant). In the difference time series between solutions in which the continental water loading effect was modeled, an annual signal was found, with a maximum amplitude of 0.2 mm.
W artykule przedstawiono analizę optymalnego czasu zerowania pojemności w układzie integratora kluczowanego. Wyznaczono stosunek sygnału do szumu na wyjściu układu. Wnioski z analizy mogą służyć do optymalizacji układów detekcji światła z integratorami kluczowanymi.
EN
In the article the analysis of the optimal capacitance reset time in switched integrator was presented. The signal to noise ratio was determined. The conclusions of this analysis may be used for optimization of light detection circuits with switched integrators.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents measurements results of acoustic investigations of a helicopter rotor model. Its aim was to provide the data analysis allowing for identification of noise sources and propose solutions for noise reduction. The data were obtained during test sessions using a free-field measurement system. The researches were conducted inside an aeroacoustic anechoic chamber at the Institute of Turbomachinery, Lodz University of Technology. Keywords: aeroacoustics, rotor, noise analysis, measurements
PL
Artykuł przedstawia wyniki pomiarów akustycznych modelu wirnika helikoptera. Celem jest przedstawienie ich analizy pozwalającą na identyfikacje źródeł hałasu i propozycję rozwiązania problemu jego redukcji. Dane zostały uzyskane podczas sesji pomiarowych w polu swobodnym. Badania przeprowadzono w aeroakustycznej komorze bezechowej w Instytucie Maszyn Przepływowych Politechniki Łódzkiej.
In the modern geodesy the role of the permanent station is growing constantly. The proper treatment of the time series from such station lead to the determination of the reliable velocities. In this paper we focused on some pre-analysis as well as analysis issues, which have to be performed upon the time series of the North, East and Up components and showed the best, in our opinion, methods of determination of periodicities (by means of Singular Spectrum Analysis) and spatio-temporal correlations (Principal Component Analysis), that still exist in the time series despite modelling. Finally, the velocities of the selected European permanent stations with the associated errors determined following power-law assumption in the stochastic part is presented.
Podczas poruszania się pojazdu szynowego występują interakcje pomiędzy źródłami hałasu. Drgania powstające na skutek ruchu pociągu wywołują drgania szyn, całych torów, a także poszczególnych wagonów. Hałas zależny jest od wielu czynników, takich jak: prędkość, długość składu, położenie i geometria toru, ukształtowanie powierzchni, bądź stan techniczny taboru kolejowego i torowiska. Wpływ na poziom hałasu toczenia ma stan utrzymania podkładów kolejowych, amortyzatorów kolejowych, a przede wszystkim jakość i stan techniczny kół, klocków hamulcowych i szyn. Hałas aerodynamiczny szczególnie dotkliwie występuje w kolejach dużych prędkości. Celem przeprowadzonych badań było określenie założeń metody obiektywnej oceny hałasu emitowanego przez pojazdy szynowe, poruszające się po wybranym odcinku toru z różnymi prędkościami. Do badań hałasu kolejowego wybrano linię dwutorową, całkowicie zelektryfikowaną na całym odcinku. Największą grupę pojazdów przejeżdżających przez przekrój linii stanowiły składy złożone z lokomotywy i zestawu wagonów. Na podstawie obserwacji przyjęto założenie o losowym charakterze zdarzeń akustycznych, rozumianych jako przejazdy pociągów po wybranym do badań fragmencie linii kolejowej. Uzyskane wyniki potwierdziły przyjęte założenia. Zaproponowana metoda umożliwia ocenę uciążliwości akustycznej linii kolejowej, uwzględniającą średnią prędkość jazdy pociągów.
EN
During the movement of the rail vehicle there are interactions between sources of noise. The vibrations resulting from the movement of the train vibrations cause the rails, the whole track as well as individual wagons. Noise is dependent on many factors such as the speed and length of the train, location and geometry of the track surface design or technical condition of both the rolling stock and track. The impact on the level of rolling noise is the state of maintenance of railway sleepers, railway shock absorbers and above all the quality and condition of the surface of the wheels, brake pads and rails. Aerodynamic noise is particularly acute in high-speed railways. The aim of the study was to determine the assumptions method of objective assessment of the noise emitted by rail vehicles moving along the selected section of the track at different speeds. To study of railway noise it was selected double-track line, completely electrified throughout the episode. The largest group of vehicles passing through the section line trains were composed of a set of locomotives and wagons. Based on observations of the assumption of a random noise events understood as the movement of trains on the selected testing portion of the railway line. The results confirmed the assumptions. The proposed method enables the assessment of noise nuisance railway line taking into account the average speed of trains.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper summarises the noise measurements of a bobbin cutting machine, also referred to as a longitudinal paper cutter machine, taken as a part of the procedure involved in the declaration of compliance of the machinery. Noise measurements were taken with a view to improve the conditions in the work environment. Due to the machine operation, noise level conditions were determined by testing the impulse response inside the machine room. Calculations were carried out in an attempt to improve the working conditions for machine operators.
PL
W artykule przedstawiono wyniki pomiarów i analiz bobiniarki, tj. maszyny do wzdłużnego cięcia roli papieru. Pomiary te były częścią prac związanych ze spełnieniem przez badaną maszynę wymagań deklaracji zgodności maszynowej. W ramach pracy wykonano pomiary hałasu i analizy, których celem była poprawa warunków pracy na stanowisku pracy poddanym ocenie. W ramach pomiarów przeprowadzono tak ocenę warunków akustycznych wywołanych pracą maszyny jak i określono odpowiedź impulsową pomieszczenia, w którym maszyna się znajduje. Wykonano również obliczenia w aspekcie poprawy warunków pracy.
W artykule przedstawiono analizę wpływu parametrów wzmacniacza operacyjnego na pracę układu integratora kluczowanego. Przeanalizowano wpływ pasma przenoszenia wzmacniacza, jego pojemności i rezystancji wejściowej, na stosunek sygnału do szumu na wyjściu układu. Wnioski z analizy mogą służyć do optymalizacji układów detekcji światła z integratorami kluczowanymi.
EN
In the article of the influence of operational amplifier parameters on work of switched integrator was presented. The influence of the bandwidth, input capacitance and resistance on signal to noise ratio was investigated. The conclusions of this analysis may be used for optimization of light detection circuits with switched integrators.
The paper presents the results of the noise propagation analysis in ship structures tested in a number of AHTS (Anchor Handling Tug Supply) vessels. Statistical Energy Analysis (SEA) based on numerical model developed specially for the purpose of this numerical investigation were conducted. This numerical model enabled the analysis of both the structural elements and the acoustic spaces. For the detailed studies 47 points fixed at various ship locations were selected. Prediction results with use of the numerical model were compared with the experimental results carried out in six identical AHTS vessels. Experimental studies were performed in accordance with the requirements of the International Maritime Organization (IMO) Resolution A.468 (XII). As a result one presented a comparison of the model analysis and experimental tests results.
Dynamiczny rozwój przemysłu samochodowego spowodował rozwój systemów komputerowych stosowanych do analizy stanu technicznego pojazdów. O ile większość parametrów eksploatacyjnych jesteśmy w stanie mierzyć z zadowalającą dokładnością o tyle uszkodzenia elementów układu napędowego nie są monitorowane w warunkach eksploatacyjnych. Do podstawowych źródeł hałasu w samochodzie zaliczymy: silnik, skrzynię biegów, układ wydechowy, ogumienie oraz typ nadwozia. W prezentowanej pracy autorzy zajęli się tylko analizą hałasu pochodzącego od skrzyni biegów oraz elementów tocznych tj. łożysk. W pracy zostanie przedstawiona koncepcja budowy układu diagnostycznego zbudowanego w oparciu o dostępne małogabarytowe platformy komputerowe, działającego podczas jazdy pojazdu, z możliwością podłączenia się poprzez złącze diagnostyczne.
EN
Rapid development of the automotive industry stimulates the development of special computer systems applied for an analysis of the technical state of vehicles. Majority of vehicles’ work parameters can be measured with satisfactory precision but the damages of construction parts of the drive system are not traced or monitored during the duty conditions. The basic sources of emitted noise by a particular vehicle are: motor, gearbox, exhaust system, tires and the chassis type. In the present work, at the current stage of investigations, the authors take into account an analysis of noise emitted by the gearbox as well as by some rotating elements i.e. bearings. In the present paper, the concept 5292 of the diagnostic system is described. This diagnostic system should be built using the standard, commercial computer components and systems which would enable to register, storage and analyze the motor parameters via a diagnostic interface – activated during the vehicle driving time.
In this paper there is presented and discussed a general analysis method for noise characterization of noisy multiport differential networks. It is based on mixed mode, differential and common mode, noise waves representation of noise, generalized mixed-mode scattering parameters and generalized mixed-mode noise wave correlation parameters for the network. There are derived analytical relation between the noise figure for a given output port and the noise matrix and the scattering parameters of the network, as well as the correlations between the input port noise waves. The signal to noise ratio degradation factor is derived and discussed, too. Presented results can be implemented directly in a CAD software noise analysis of differential microwave multiport networks with differential as well as with conventional single ended ports.
W artykule przedstawiono rozwiązania konstrukcyjne wzmacniacza sygnału wyjściowego bezrdzeniowego przetwornika prądowego. Wzmacniacz składa się z dwóch równoległych torów. Tor pracujący w zakresie większych prądów zapewnia zakres pomiarowy do kilkudziesięciu kiloamperów. Tor pracujący w zakresie mniejszych prądów został zoptymalizowany ze względu na jak najmniejsze szumy. Cały wzmacniacz charakteryzuje się dynamiką powyżej trzech dekad i rezystancję wejściową 2 MΩ.
EN
In the paper the construction of an amplifier for air core transducer output signal has been presented. The amplifier consists of two parallel amplifiers. The amplifier working in the upper signal range enables the measurement of the current up to tens of kiloampers. The amplifier for lower signal range has been optimized for lowest noise. The whole amplifier is characterized by high dynamic range and input resistance equal to 2 MΩ.
W artykule przedstawiono analizę szumową układu integratora kluczowanego z nieidealnym kluczem. Przeanalizowano wpływ szumu termicznego rezystancji klucza w stanie otwartym na stosunek sygnału do szumu na wyjściu układu. Wnioski z analizy mogą służyć do optymalizacji układów detekcji światła z integratorami kluczowanymi.
EN
In the article noise analysis of switched integrator with non-ideal switch was presented. The influence of thermal noise of open switch resistance on signal to noise ratio was investigated. The conclusions of this analysis may be used for optimization of light detection circuits with switched integrators.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Celem artykułu jest zaprezentowanie cech układu podwójnego skorelowanego próbkowania z członem całkującym (CDSI). Zostały przedstawione jego przewagi nad typowym układem CDS w precyzyjnych pomiarach niewielkich napięć stałych. Szczególną uwagę poświęcono analizie szumowej układu oraz optymalnemu doborowi czasu całkowania, decydującym o dokładności wyników pomiarów.
EN
Features of a correlated double sampling (CDS) circuit with integration part are presented in article. Its advantages for constant voltage measurement purpose are also highlighted. The main purpose of the article includes noise analysis and requirement of particular integration time selection to improve measurement precision.
W artykule przedstawiono analizę szumową wzmacniacza sygnału wyjściowego prądowego przetwornika bezrdzeniowego działającego na zasadzie cewki Rogowskiego. Dynamika pomiaru prądu możliwa do osiągnięcia za pomocą przetwornika narzuca zastosowanie wzmacniacza o kilku równoległych torach wzmocnienia. Analizę szumową przeprowadzono dla wzmacniacza składającego się z wejściowego wzmacniacza różnicowego oraz dołączonych równolegle do jego wyjścia kilku wzmacniaczy odwracających. Przeprowadzono również analizę szumową wzmacniacza zawierającego na wejściu dwa równolegle połączone wzmacniacze różnicowe. Taka konfiguracja umożliwia kilkukrotne zmniejszenie poziomu ekwiwalentnego wejściowego źródła szumów wzmacniacza.
EN
In the paper a noise analysis of an amplifier of the output signal of an air core current transducer based on Rogowski coil principle has been presented. To make the full use of the dynamics of current measurement that can be obtained with the transducer it is necessary to apply an amplifier with parallel amplification paths. The noise analysis has been carried out for an amplifier with input differential amplifier followed by several inversion amplifiers connected in parallel to its output. The noise analysis has also been carried out for an amplifier configuration where two differential amplifiers are connected in parallel to the transducer output. Such configuration enables to lower over two times the equivalent noise voltage noise source connected in series with the amplifier input.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Mikromechaniczne czujniki rezonansowe są stosowane do pomiaru małej siły, masy i lepkości. Po odpowiedniej funkcjonalizacji powierzchni mogą być wykorzystywane jako czujniki biochemiczne do detekcji oddziaływań molekularnych. Występujący w tych układach szum jest najważniejszym czynnikiem ograniczającym czułość na zmiany mierzonej wielkości i rozdzielczość pomiaru. Szczególne znaczenie ma szum mechanicznych drgań termicznych, który może pełnić również istotną rolę w procesie pomiaru właściwości mechanicznych układu. W pracy przedstawiono modele matematyczne wybranych szumów występujących w układach rezonansowych, zwracając szczególną uwagę na szum termicznych drgań mechanicznych. Zaprezentowano układ pomiarowy do badania szumów mikrobelek sprężystych z piezorezystywnym detektorem ugięcia. Układ ten wykorzystano do pomiaru mechanicznych właściwości drgań termicznych mikrobelki wykonanej w Instytucie Technologii Elektronowej w Warszawie.
EN
Micromechanical resonant sensors are widely applied to measurements of low forces, masses and viscosity. After surface functionalization they might be used as biochemical sensors for intermolecular force detection. The noise existing in those devices is the main factor limiting the device sensitivity and the measurement resolution. Furthermore, the analysis of mechanical thermal noise of the microcantilever can play main role in a calibration process of sensor mechanical properties. In the paper the mathematical models for 1/f noise, Johnson-Nyquist noise and thermal oscillations noise in frequency domain are presented. The special attention is paid on mechanical thermal noise and its connections with mechanical properties of the system. It is shown that only thermal noise analysis is able to determine system spring constant and that the methods based on the system transmittance analysis fail due to inseparability of the system effective mass and the system spring constant or due to the lack of calibrated excitation source. The measurement system for investigation of noise in piezoresistive cantilevers is presented. The system was utilized for examination of piezoresistive microcantilever made at Warsaw Institute of Electron Technology. The power spectrum of the cantilever noise was estimated and the sensitivity of the piezoresistive bridge of the cantilever was measured. After that the analysis of obtained power spectra was performed. As a result the resonance frequency, the resonance quality factor, the cantilever mean thermal deflection and the cantilever spring constant were calculated. Obtained results confirm that system is able to detect a mean thermal deflection that is less than 1 angstrom.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper, a general topology of continuous-time Active-RC filter is presented. The model includes all possible Active-RC filter structures as particular cases and allows us to analyze them using a unified algebraic formalism. This makes it suitable for use in computer-aided analysis and design of Active-RC filters. By its construction, the model takes into account the finite DC gain and the finite bandwidth as well as non-zero output resistance of operational amplifiers. Filters with ideal OPAMPs can be treated as particular cases. Sensitivity and ioise analysis of Active-RC filters is also performed in the proposed general setting. The correctness of the model is verified by comparison with SPICE simulation.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper, a general approach to noise analysis in continuous-time OTA-C filters is presented. Based on a matrix description of a general OTA-C filter topology, universal formulas for evaluating noise in any OTA-C filter of arbitrary order are derived. The presented formulas can be easily implemented and used in computer-aided analysis/optimization software. The accuracy of the proposed method is confirmed by comparison to SPICE simulation. The examples of application for finding the minimum-noise 5th order multiple-loop feedback filters implementing Butterworth and Bessel transfer functions, and for optimal biquad sequencing and gain distribution in cascade realization of 8th order Butterworth filter are given.
PL
W pracy przedstawiono efektywną procedurę wyznaczania szumów w filtrach OTA-C czasu ciągłego. Procedura wyprowadzona jest w oparciu o ogólny model filtru OTA-C oraz jego opis macierzowy. Podano jawne formuły pozwalające określić odniesione do wejścia widmo szumów dowolnego filtru rozważanej klasy. Jako ilustrację, przedstawiono „ręczną" analizę szumów filtru dolnoprzepustowego drugiego rzędu opartą o wyprowadzone formuły. Otrzymane wyniki teoretyczne zostały zweryfikowane poprzez porównanie z wynikami otrzymywanymi za pomocą symulatora SPICE dla wybranych przykładów filtrów dolnoprzepustowych trzeciego oraz ósmego rzędu. Rolę elementu aktywnego w filtrach pełnił prosty transkontuktor CMOS wykorzystujący parę różnicową. Pokazano, że charakterystyki szumowe badanych filtrów otrzymane przy użyciu rozważanego ogólnego modelu filtru OTA-C są zgodne z wynikami symulacji komputerowych na poziomie tranzystorowym. Sformułowanie modelu w języku algebry liniowej umożliwia bezpośrednią implementację wyprowadzonych formuł i użycie we wspomaganej komputerowo optymalizacji szumów filtrów OTA-C. Jako ilustracje, przedstawiono zastosowanie modelu do rozwiązania wybranych problemów: znajdowania struktur filtrów z wielopętlowym sprzężeniem zwrotnym o minimalnych szumach na przykładzie filtrów realizujących funkcje przenoszenia Butterworth'a oraz Bessela piątego rzędu oraz optymalizacji szumów filtru Butterwortłfa ósmego rzędu w realizacji kaskadowej. Przedstawiony model może być zastosowany w komputerowych systemach wspomagania projektowania filtrów klasy OTA-C do rozwiązywania problemów związanych z optymalizacją parametrów szumowych oraz zakresu dynamiki.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper, a general model of integrator-based continuous-time Active-RC filters is presented. More specifically, filter structures containing inverting amplifiers and passive feedback network are considered. The structure is analyzed using matrix description. The explicit transfer function formula is given in general case. The extensions of the model that take into account finite DC gain and finite bandwidth of operational amplifiers as well as other non-ideal effects are presented. We also perform a noise analysis of the Active-RC filters in general setting. The matrix-based approach is formulated especially for efficient use in computer-aided analysis and design of Active-RC filters. For the sake of illustration, a few examples of application of the proposed approach are given.
PL
W pracy przedstawiono ogólny model filtru aktywnego RC opartego na wzmacniaczach odwracających fazę. Model analizowany jest przy użyciu równań macierzowych. Podano jawna formule określająca funkcje przenoszenia filtru w ogólnym przypadku. Przedstawiono rozszerzenia modelu pozwalające uwzględniać nieidealność wzmacniaczy operacyjnych, w tym skończone wzmocnienie i pasmo przenoszenia oraz niezerową rezystancję wyjściową. Wyprowadzono również ogólne formuły pozwalające wyznaczyć odniesione do wejścia widmo szumów dla dowolnego filtru rozważanej klasy. Otrzymane wyniki teoretyczne zostały zweryfikowane poprzez porównanie z wynikami otrzymywanymi za pomocą symulatora SPICE dla wybranych przykładów filtrów dolnoprzepustowych: filtru Czebyszewa 3-go rzędu oraz filtru Butterwortha 5-go rzędu. Dzięki sformułowaniu modelu w języku algebry liniowej może on być łatwo zaadoptowany do użycia we wspomaganym komputerowo projektowaniu i optymalizacji filtrów aktywnych RC. Jako ilustracje, przedstawiono zastosowanie modelu do rozwiązania praktycznych problemów: określenia wymagań projektowych dla wzmacniacza operacyjnego jako elementu aktywnego w dolnoprzepustowym filtrze Czebyszewa trzeciego rzędu dla zastosowań w części analogowej modemu VDSL, oraz optymalizacji parametrów szumowych tegoż filtru.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.