Фнч активный: Перестраиваемый активный ФНЧ для радиоприёмника

Содержание

Перестраиваемый активный ФНЧ для радиоприёмника

Автор: Значительно улучшить электрические характеристики приёмника можно, дополнив его схему низкочастотным фильтром.
Существует множество вариантов схемных решений подобных фильтров — это могут быть и одно-двухзвенные ФНЧ, составленные из П-образных LC звеньев, и активные фильтры на основе операционных усилителей.
Чем выше порядок схемного построения фильтра, тем круче результирующие характеристики скатов и, соответственно, тем выше эффективность работы подобных устройств.
Катушки индуктивности имеют большие номиналы, весьма трудоёмки в изготовлении, требуют тщательной экранировки от сетевых наводок, но обладают при этом хорошими шумовыми характеристиками и высокой линейностью при больших уровнях входных сигналов.

На этой же странице мы попытаемся создать активный фильтр низкой частоты с такими же хорошими шумовыми и динамическими характеристиками, но главным его преимуществом будет возможность плавной перестройки частоты среза от 6,5кГц (для использования с АМ станциями) до 2,2кГц (для SSB сигналов в сложных условиях приёма).

Активных ФНЧ, названных по именам отцов-прародителей, существует великое множество, причём некоторые их них даже имеют одинаковую схемотехнику, но отличаются соотношением номиналов элементов.
А можно ли, подобрать такое соотношение, при котором изменения фаз и амплитуд внутри схемы поведут себя таким образом, чтобы полоса пропускания зависела лишь от одного резистора, посредством которого мы и будем регулировать эту полосу?

За основу возьмём небезызвестную схему Бесселя-Баттерворта 3-го порядка, и как следует поиграемся номиналами резисторов и конденсаторов.
Операционные усилители в такой схеме являются явным буржуазным излишеством, поэтому построим её на малошумящих биполярных транзисторах.
Результат этих игр меня вполне порадовал. Вот что получилось в сухом остатке.


Рис.1

Приведу АЧХ полученного фильтра при двух крайних и среднем положениях R6.

Рис. 2

Как и положено фильтру третьего порядка, схема честно отрабатывает подавление внеполосных сигналов с затуханием −18дБ на октаву и имеет неравномерность АЧХ в полосе пропускания не более 3дБ.

Плавная регулировка частоты среза ФНЧ происходит в диапазоне 2,2кГц-6,7кГц.
Некоторый спад коэффициента передачи на частотах ниже 100Гц обеспечивает RC цепочка С1, Rвх.
Коэффициент усиления фильтра равен единице, однако его можно повысить, уменьшив номинал R4. Не стоит забывать, что одновременно с уменьшением номинала этого резистора, пропорционально уменьшается входное сопротивление устройства, что потребует соответствующего увеличения ёмкости С1.

Подобный активный фильтр заметно улучшит характеристики любого готового приёмника.
Однако, если мы проектируем простой приёмник прямого преобразования без узкополосных кварцевых фильтров, в котором основная фильтрация сигнала осуществляется на звуковой частоте, то для получения приемлемых характеристик избирательности по соседнему каналу, ФНЧ третьего порядка может оказаться не достаточно.
Тут прямая дорога у нас лежит к ФНЧ шестого порядка, тем более, что при использовании сдвоенного переменного резистора, такой фильтр реализуется без особых заморочек.


Рис.3

Крутизна спада частотной характеристики фильтра — 36дБ на октаву, остальные характеристики идентичны параметрам ФНЧ третьего порядка.

Частоты перестройки фильтра могут быть легко сдвинуты в ту или иную сторону, посредством пропорционального увеличения или уменьшения значений С2-С4.

 

Активные фильтры — CoderLessons.com

Фильтры — это электронные схемы, которые допускают определенные частотные компоненты и / или отклоняют некоторые другие. Возможно, вы столкнулись с фильтрами в учебнике по теории сетей. Они являются пассивными и представляют собой электрические цепи или сети, которые состоят из пассивных элементов, таких как резистор, конденсатор и (или) индуктор.

В этой главе подробно рассматриваются активные фильтры .

Типы активных фильтров

Активные фильтры — это электронные схемы, которые состоят из активного элемента, такого как операционный усилитель (и), наряду с пассивными элементами, такими как резистор (ы) и конденсатор (ы).

Активные фильтры в основном подразделяются на следующие четыре типа на основе полосы частот, которые они разрешают и / или отклоняют —

  • Активный фильтр нижних частот
  • Активный фильтр высоких частот
  • Активный полосовой фильтр
  • Активный полосовой стоп-фильтр

Активный фильтр нижних частот

Если активный фильтр допускает (пропускает) только низкочастотные компоненты и отклоняет (блокирует) все другие высокочастотные компоненты, то он называется активным фильтром нижних частот .

Принципиальная схема активного фильтра нижних частот показана на следующем рисунке —

Мы знаем, что электрическая сеть, которая подключена к неинвертирующему выводу операционного усилителя, является пассивным фильтром нижних частот .

Таким образом, вход неинвертирующего терминала операционного усилителя является выходом пассивного фильтра нижних частот.

Обратите внимание, что вышеуказанная схема напоминает неинвертирующий усилитель . Он имеет выход пассивного фильтра нижних частот в качестве входа на неинвертирующий вывод операционного усилителя. Следовательно, он производит вывод, который в  left(1+ fracRfR1 right) умножен на вход, присутствующий на неинвертирующей клемме.

Мы можем выбрать значения Rf и R1, чтобы получить желаемое усиление на выходе. Предположим, если мы рассмотрим значения сопротивления Rf и R1 как ноль и бесконечность, то вышеупомянутая схема выдаст выходной сигнал фильтра нижних частот с

единичным усилением .

Активный фильтр высоких частот

Если активный фильтр разрешает (пропускает) только высокочастотные компоненты и отклоняет (блокирует) все остальные низкочастотные компоненты, то он называется активным высокочастотным фильтром .

Принципиальная схема активного фильтра верхних частот показана на следующем рисунке —

Мы знаем, что электрическая сеть, которая подключена к неинвертирующему выводу операционного усилителя, является пассивным фильтром верхних частот

. Таким образом, вход неинвертирующего терминала операционного усилителя является выходом пассивного фильтра верхних частот.

Теперь вышеприведенная схема напоминает неинвертирующий усилитель . Он имеет выход пассивного фильтра верхних частот в качестве входа на неинвертирующий вывод операционного усилителя. Следовательно, он производит вывод, который в  left(1+ fracRfR1 right) умножен на вход, представленный на его неинвертирующей клемме.

Мы можем выбрать значения Rf и R1 соответствующим образом, чтобы получить желаемое усиление на выходе. Предположим, если мы рассмотрим значения сопротивления Rf и R1 как ноль и бесконечность, то вышеупомянутая схема выдаст выходной сигнал фильтра верхних частот с

единичным усилением .

Активный полосовой фильтр

Если активный фильтр допускает (пропускает) только одну полосу частот, то он называется активным полосовым фильтром . В общем, эта полоса частот лежит между диапазоном низких частот и диапазоном высоких частот. Таким образом, активный полосовой фильтр отклоняет (блокирует) как низкочастотные, так и высокочастотные компоненты.

Принципиальная схема активного полосового фильтра показана на следующем рисунке.

Обратите внимание, что на принципиальной схеме активного полосового фильтра есть две части : первая часть — активный фильтр верхних частот, а вторая часть — активный фильтр нижних частот.

Выходной сигнал активного фильтра верхних частот применяется как входной сигнал активного фильтра нижних частот. Это означает, что как активный фильтр верхних частот, так и активный фильтр нижних частот каскадируются , чтобы получить выходные данные таким образом, чтобы он содержал только конкретный диапазон частот.

Активный фильтр верхних частот , который присутствует на первом этапе, допускает частоты, которые превышают нижнюю частоту среза активного полосового фильтра. Таким образом, мы должны выбрать значения RB и CB соответственно, чтобы получить желаемую

более низкую частоту среза активного полосового фильтра.

Точно так же активный фильтр нижних частот , который присутствует на втором этапе, допускает частоты, которые меньше, чем более высокая частота среза активного полосового фильтра. Таким образом, мы должны выбрать значения RA и CA соответственно, чтобы получить желаемую более высокую частоту среза активного полосового фильтра.

Следовательно, схема на схеме, рассмотренной выше, будет выдавать активный полосовой фильтр на выходе.

Активный полосовой стоп-фильтр

Если активный фильтр отклоняет (блокирует) определенную полосу частот, то он называется активным полосовым фильтром . В общем, эта полоса частот лежит между диапазоном низких частот и диапазоном высоких частот. Таким образом, фильтр запрета активной полосы позволяет (пропускает) как низкочастотные, так и высокочастотные компоненты

Блок-схема активного фильтра остановки полосы показана на следующем рисунке —

Заметьте, что блок-схема активного полосового фильтра на первом этапе состоит из двух блоков: активного фильтра нижних частот и активного фильтра верхних частот. Выходы этих двух блоков применяются в качестве входов для блока, который присутствует на втором этапе. Таким образом, суммирующий усилитель создает выход, который является усиленной версией суммы выходов активного фильтра нижних частот и активного фильтра верхних частот.

Следовательно, выходные данные вышеуказанной блок-схемы будут выходными сигналами остановки активной полосы , когда мы выбираем частоту среза фильтра низких частот меньше частоты среза фильтра высоких частот.

Принципиальная электрическая схема фильтра запрета активной полосы показана на следующем рисунке —

Мы уже видели принципиальные схемы активного фильтра нижних частот, активного фильтра верхних частот и суммирующего усилителя. Заметьте, что мы получили приведенную выше принципиальную схему фильтра запрета активной полосы, заменив блоки соответствующими схемами в блок-схеме фильтра остановки активной полосы.

АКТИВНЫЕ RС-ФИЛЬТРЫ | Техника и Программы

Б. Успенский

Простым приемом разделения каскадов по частотному признаку является установка разделительных конденса­торов или интегрирующих RC-цежи. Однако часто воз­никает необходимость в фильтрах с более крутыми склонами, чем у RС-цепочки. Такая потребность существует всегда, когда надо отделить полезный сигнал от близкой по частоте помехи.

Рис. 1. Идеальная частотная характе­ристика ФНЧ

Рис. 2. Структура фильтра второго по­рядка: а — нижних частот; б — верхних частот

Возникает вопрос: можно ли, соединяя каскадно ин­тегрирующие RС-цепочки, получить, например, сложный фильтр нижних частот (ФНЧ) с характеристикой, близ­кой к идеальной прямоугольной, как на рис. 1? Существует простой ответ на такой вопрос: даже если разделить от­дельные RС-секции буферными усилителями, все равно из многих плавных перегибов частотной характеристики не сделать одного крутого. В настоящее время в диапазоне частот 0…0.1 МГц подобную задачу решают с помощью активных RС-фильтров, не содержащих индуктивностей.

Интегральный операционный усилитель (ОУ) оказался весьма полезным элементом для реализации активных RС-фильтров. Чем ниже частотный диапазон, тем резче проявляются преимущества активных фильтров с точки зрения микроминиатюризации электронной аппаратуры, так как даже при очень низких частотах (до 0,001 Гц) имеется возможность использовать резисторы и конден­саторы не слишком больших номиналов.

Таблица 1

Сравнение характеристик фильтров нижних частот (расчетная граница полосы пропускания 1 Гц)

Тип фильтра

Уровень — 3 дБ, Гц

Число по­люсов (порядок)

Передача импуль­сов

Подавление в полосе задер­живания, дБ

время на­растания до уров­ня 0,9, с

вы­брос,

%

2fгр

10fгр

Фильтр Бесселя

— 3 дБ на 1,0 Гц

1,0

2

0,4

0,4

10

36

1,0

4

0,5

0,8

13

66

1,0

6

0,6

0,6

14

92

Фильтр Баттервор-

та — ЗдБна 1,0 Гц

1,0

2

0,4

4

12

40

1,0

4

0,6

11

24

80

1,0

6

0,9

14

36

120

Фильтр Чебышева,

пульсации 0,5 дБ

1,39

2

0,4

11

8

37

1,09

4

0,7

18

31

89

1,04

6

1,1

21

54

141

Фильтр Чебышева,

пульсации 2,0 дБ

1,07

2

0,4

21

15

44

1,02

4

0,7

28

37

96

1,01

6

1,1

32

60

148

В активных фильтрах обеспечивается реализация ча­стотных характеристик всех типов: нижних и верхних частот, полосовых с одним элементом настройки (эквива­лент одиночного LC-контура), полосовых с несколькими сопряженными элементами настройки, режекторных, фа­зовых фильтров и ряда других специальных характеристик.

Создание активных фильтров начинают с выбора по графикам или функциональным таблицам того вида ча­стотной характеристики, которая обеспечит желаемое подавление помехи относительно единичного уровня на требуемой частоте, отличающейся в заданное число раз от границы полосы пропускания или от средней частоты для резонансного фильтра. Напомним, что полоса пропу­скания ФНЧ простирается по частоте от 0 до граничной частоты fгр, фильтра высокой частоты (ФВЧ) — от frpдо бесконечности. При построении фильтров наибольшее распространение получили функции Баттерворта, Че-бышева и Бесселя. В отличие от других характеристика фильтра Чебышева в полосе пропускания колеблется (пульсирует) около заданного уровня в установленных преде­лах, выражаемых в децибелах.

Рис. 3. Структура фильтра третьего порядка:

а — нижних частот; б — верхних частот

Степень приближения характеристики того или ино­го фильтра к идеальной зависит от порядка математи­ческой функции (чем выше порядок — тем ближе). Как правило, используют фильтры не более 10-го порядка. По­вышение порядка затрудняет настройку фильтра и ухуд­шает стабильность его параметров. Максимальная до­бротность активного фильтра достигает нескольких сотен на частотах до 1 кГц.

Одной из наиболее распространенных структур кас­кадных фильтров является звено с многопетлевой обрат­ной связью, построенное на базе инвертирующего ОУ, который в расчетах принят за идеальный. Звено второго порядка показано на рис. 2. Для простоты реализации принимаем: для ФНЧ — R1 = R2 = R3 = R, R4 = 1,5R; для ФВЧ — С1 = С2 = СЗ = С, R2 = R3. Для ФНЧ определим расчетную емкость Со = 1/2пfrpR, где fгр — граничная частота. Для ФВЧ определим Ro — 1/2пfгрС. Размерности в расчетах — Ом, Ф, Гц. Коэффициент пере­дачи звена равен 1.

Значение C1, C2 для ФНЧ и Rl, R2 для ФВЧ тогда определяются умножением или делением Со и Ro на коэф­фициенты из табл. 2 по правилу:

С1 = т1С0, R1 = Ro/m1 С2 = т2С0, R2 = RQ/m2.

Звенья третьего порядка ФНЧ и ФВЧ показаны на рис. 3. В полосе пропускания коэффициент передачи зве­на равен 0,5. Определение элементов произведем по то­му же правилу:

С1 = т1С0, Rl = R/m1

С2 = т2С0, R2 = R0/m2

СЗ=т3С3, R3 = R0/m3.

Таблица коэффициентов выглядит следующим образом.

Таблица 2

Порядок фильтра

m1

m2

m3

m4

m5

m6

Фильтр Бесселя

1

1,00

2

1,00

0,33

3

1,19

0,69

0,16

. 4

0,51

0,21

0,71

0,12

5

0,76

0,39

0,12

0,64

0,085

6

0,35

0,15

0,4

0,12

0,59

0,063

Фильтр Баттерворта

1

1,00

2

2,12

0,47

3

2,37

2,59

0,32

4

3,19

0,25

1,62

0,61

5

2,16

4,31

0,21

1,85

0,54

6

5,79

0,17

2,12

0,47

1,55

0,64

Фильтр Чебышева (1 дБ)

1

1,96

2

2,73

0,33

3

4,21

5,84

0,16

4

10,75

0,094

4,45

0,80

5

6,96

16,56

0,060

6,40

0,36

6

24,12

0,041

8,82

0,20

6,46

1,24

Порядок фильтра надо определить расчетным путем, задавшись отношением UBU/UBX на частоте f вне полосы про­пускания при известной граничной частоте fгр. Для фильтpa Баттерворта существует зависимость

откуда можно найти n, округляя его до целого числа в большую сторону. Если порядок велик, надо перейти к фильтру Чебышева, если мал, то следует оценить воз­можность использования фильтра Бесселя, в наимень­шей степени искажающего полезный сигнал в полосе пропускания и обладающего линейной фазовой характе­ристикой.

Реализация фильтров четного порядка осуществляется путем каскадного включения нескольких звеньев второго порядка. Если требуемая сумма порядков звеньев являет­ся нечетной, то при расчете фильтров индексы т1, тг, т3 относятся к одному звену третьего порядка, а остальные — к звеньям второго порядка. Для лучшего подавления шу­мов каскады включают по мере возрастания добротности Q0 = 0,33 (C1/C2)-2 для ФНЧ — звена второго порядка, т. е. начиная с последних звеньев, если следовать табл. 2.

Укажем расчетные значения добротности Qo звеньев с наибольшими резонансными свойствами фильтров шесто­го порядка Бесселя, Баттерворта, Чебышева с нерав­номерностью 1 дБ и 2 дБ:

Qo= 1,023; 1,932; 8,004; 10,462.

Эти величины уменьшаются, если ОУ имеет конечный коэффициент усиления К:

Q = Qо/(1 + 3Q2о/K).

Следовательно, необходимо обеспечить на граничной частоте фильтра К > 3Q2o, иначе характеристика фильтра в полосе задерживания будет отличаться в худшую сто­рону. Нетрудно подсчитать для звена фильтра Чебышева шестого порядка с неравномерностью 2 дБ: К > 328,4. На стандартном ОУ К14ОУД7 с частотой единичного усиления до 1 МГц такое звено обеспечит десятипроцент­ную погрешность добротности на частоте 106/328,4 = 304,5 Гц. Применяя скоростные ОУ, можно отодвинуть ЭТУ границу в область более высоких частот.

Для иллюстрации на рис. 4 приведено сравнение ха­рактеристик трех фильтров нижних частот шестого по-Рядка с характеристикой затухания RC-цепи. Все уст­ройства имеют одно и то же значение fгр.

Полосовой активный фильтр можно построить на од­ном ОУ по схеме рис. 5. Рассмотрим числовой пример. Пусть необходимо построить селективный фильтр с резо­нансной частотой f0 — 10 Гц и добротностью Q ~ 100.

Рис. 4. Сравнение характеристик ФНЧ шестого порядка:

1 — фильтр Бесселя, 2 — фильтр Еаттер-ворта; 3 — фильтр Чебышева (пульса­ции 0,5 дБ)

Рис. 5. Полосовой фильтр

Его полоса находится в пределах 9,95…10,05 Гц. На рг-зонансиой частоте коэффициент передачи Во = 10. За­дадим емкость конденсатора С = 1 мкФ. Тогда по форму­лам для рассматриваемого фильтра:

Рис. 6. Полосно-пропускающий фильтр Рис. 7. Активный фильтр второго порядка

Устройство остается работоспособным, если исключить R3 и использовать ОУ с усилением, точно равным 2Q2. Но тогда добротность зависит от свойств ОУ и будет не­стабильна. Поэтому коэффициент усиления ОУ на резо­нансной частоте должен значительно превышать 2Q2 = 20 000 на частоте 10 Гц. Если усиление ОУ превышает 200 000 на частоте 10 Гц, можно увеличить R3 на 10 %, чтобы добиться расчетного значения добротности. Не вся­кий ОУ имеет на частоте 10 Гц усиление 20 000, тем более 200 000. Например, ОУ К14ОУД7 не подходит для такого фильтра; потребуется КМ551УД1А (Б).

Используя ФНЧ и ФВЧ, включенные каскадно, по­лучают полосно-пропускающий фильтр (рис. 6). Крутизна склонов характеристики такого фильтра определяется по­рядком выбранных ФНЧ и ФВЧ. Осуществляя разнос граничных частот высокодобротных ФВЧ и ФНЧ, мож­но расширить полосу пропускания, но при этом ухудшает­ся равномерность коэффициента передачи в пределах по­лосы. Представляет интерес получить плоскую амплитудно-частотную характеристику в полосе пропускания.

Взаимная расстройка нескольких резонансных по­лосовых фильтров (ПФ), каждый из которых может быть построен по схеме рис. 5, дает плоскую частотную харак­теристику с одновременным увеличением избирательности. При этом выбирают одну из известных функций для реали­зации заданных требований к частотной характеристике, а затем преобразуют НЧ-функцию в полосно-пропускаю-щую для определения добротности Qp и резонансной ча­стоты fp каждого звена. Звенья включают последова­тельно, причем неравномерность характеристики в полосе пропускания и избирательность улучшаются с увеличени­ем числа каскадов резонансных ПФ.

Для упрощения методики создания каскадных ПФ в табл. 3 представлены оптимальные значения полосы частот Аfр (по уровню — 3 дБ) и средней частоты fр ре­зонансных звеньев, выраженные через общую полосу частот Аf (по уровню — 3 дБ) и среднюю частоту f0 состав­ного фильтра.

Точные значения средней частоты и границ по уровню — 3 дБ лучше всего подбирать экспериментально, подстраи­вая добротность.

На примере ФНЧ, ФВЧ и ПФ мы видели, что требо­вания к коэффициенту усиления или широкополосности ОУ могут быть чрезмерно велики. Тогда следует перейти к звеньям второго порядка на двух или трех ОУ. На рис. 7 представлен интересный фильтр второго порядка, объе­диняющий в себе функции трех фильтров: с выхода DA1 получим сигнал ФНЧ, с выхода DA2 — сигнал ФВЧ, э с выхода DA3 — сигнал ПФ. Граничные частоты ФНЧ, фВЧ и центральная частота ПФ одна и та же. Добротность также одинакова для всех фильтров. При условии С1 = С2 — С, R1 — R2, R3 = R5 = Rб выбираем свобод­но frp, Qo, С. Тогда расчет фильтров прост: R1 = R2 = = 1/2пfГPC, R4=(2Q0 — 1)R 3. Коэффициент передачи вход­ного сигнала

ФНЧ, ФВЧ: Во = 2 — 1 /Qo в полосе пропускания, ПФ: Вo = 2Q0 — 1 на резонансной частоте.

Все фильтры можно настраивать посредством одно­временного изменения R1, R2 или C1, C2. Добротность независимо от этого можно регулировать при помощи R4. Конечность усиления ОУ определяет истинную доброт­ность Q = Qo(1 + 2Q0/K).

Таблица 3 Параметры ПФ на каскадах с взаимной расстройкой

Необходимо выбрать ОУ с коэффициентом усиления K> 2Q0 на граничной частоте. Это условие значительно менее категорично, чем для фильтров на одном ОУ. Сле­довательно, на трех ОУ сравнительно невысокого ка­чества можно собрать фильтр с лучшими характеристи­ками.

Полосно-заграждающий (режекторный) фильтр подчас необходим для вырезания узкополосной помехи, например сетевой частоты или ее гармоник. Используя, например, четырехполюсные ФНЧ и ФВЧ Баттерворта с граничными частотами 25 Гц и 100 Гц (рис. 8) и отдельный сумматор на ОУ, получим фильтр на частоту 50 Гц с добротностью Q = 5 и глубиной режекции — 24 дБ. Достоинством такого фильтра является то, что его характеристика в по­лосе пропускания — ниже 25 Гц и выше 100 Гц — ока­зывается идеально плоской.

Как и полосовой фильтр, режекторный фильтр можно собрать на одном ОУ. К сожалению, характеристики таких фильтров не отличаются стабильностью. Поэтому рекомендуем применять гираторный фильтр на двух ОУ (рис. 9). Резонансная схема на усилителе DA2 не склонна к генерации. При выборе сопротивлений следует выдер­жать соотношение R1/R2 = R3/2R4. Установив ем­кость конденсатора С2, изменением емкости конденсато­ра С1 можно настроить фильтр на требуемую частоту f2о (Гц) = 400/С (мкФ). В небольших пределах добротность можно регулировать подстройкой резистора R5. Используя эту схему, можно получить глубину режекции до 40 дБ, однако амплитуду входного сигнала следует уменьшать чтобы сохранить линейность гиратора на элементе DA2.

В описанных выше фильтрах коэффициент передачи и фазовый сдвиг зависели от частоты входного сигнала. Существуют схемы активных фильтров, коэффициент пе­редачи которых остается постоянным, а фазовый сдвиг зависит от частоты. Такие схемы называют фазовыми фильтрами. Они используются для фазовой коррекции и задержки сигналов без искажений.

Рис. 8. Полосно-заграждающий фильтр

Рис. 9. Режекторный гира­торный фильтр

Простейший фазовый фильтр первого порядка показан на рис. 10. На низких частотах, когда емкость конденсатора С не работает, коэффициент передачи равен +1, а на высоких — 1. Изменяется только фаза выходного сиг­нала. Эта схема с успехом может быть использована как Фазовращатель. Изменяя сопротивление резистора R, можно регулировать на выходе фазовый сдвиг входного синусоидального сигнала.

Рис. 10. Фазовый фильтр первого порядка

Существуют также фазовые звенья второго порядка. Объединяя их каскадно, строят фазовые фильтры высоких порядков. Например, для задержки входного сигнала с частотным спектром 0…1 кГц на время 2 мс требуется фазовый фильтр седьмого порядка, параметры которого определяются по таблицам.

Следует отметить, что любое отклонение номиналов использу­емых .RC-элементов от расчетных приводит к ухудшению парамет­ров фильтра. Поэтому желательно применять точные или подо­бранные резисторы, а не­стандартные номиналы образовы­вать параллельным включением нескольких конденсаторов. Электролитические конден­саторы применять не следует. Помимо требований по усилению ОУ должен обладать высоким входным сопротивлением, значительно превышающим сопротивле­ния резисторов фильтра. Если этого обеспечить нельзя, подключите перед входом инвертирующего усилителя по­вторитель на ОУ.

Отечественная промышленность выпускает гибридные интегральные схемы серии К298, которая включает RС-фильтры верхних и нижних частот шестого порядка на базе усилителей с единичным усилением (повторителей). Фильтры имеют 21 номинал граничной частоты от 100 до 10 000 Гц с отклонением не более ± 3 %. Обозначение фильтров К298ФН1…21 и К298ФВ1…21.

Принципы конструирования фильтров не ограничи­ваются приведенными примерами. Менее распространены активные R -фильтры без сосредоточенных емкостей и индуктивностей, использующие инерционные свойства ОУ. Предельно высокие значения добротности, вплоть до 1000 на частотах до 100 кГц, обеспечивают синхронные фильт­ры с коммутируемыми емкостями. Наконец, методами полупроводниковой технологии с зарядовой связью создают активные фильтры на приборах с переносом 3aj ряда. Такой фильтр Еерхних частот 528ФВ1 с граничной частотой 820…940 Гц имеется в составе серии 528; дина­мический фильтр нижних частот 1111ФН1 является од­ной из новых разработок.

Литература

Грэм Дж., Тоби Дж., Хьюлсмаи Л. Проектирование и при­менение операционных усилителей. — М. : Мир, 1974, е. 510.

Марше Ж. Операционные усилители и их применение. — Л. : Энер­гия, 1974, с. 215.

Гарет П. Аналоговые устройства для микропроцессоров и мини-ЭВМ. — М. : Мир, 1981, с. 268.

Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. — М. : Мир, 1982, с. 512.

Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники, т. 1. — М. : Мир, 1983, с. 598.

Исследование активных фильтров

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ»

Методическая разработка к лабораторной работе № 8 по курсу

«Схемотехника аналоговых электронных устройств»

для студентов всех форм обучения

направления 552500 – Радиотехника,

направления 654200 – Радиотехника

специальности 200700 – Радиотехника и

специальности 201600 – Радиоэлектронные системы;

направления 654400 – Телекоммуникации

специальности 201200 – Средства связи с подвижными объектами и

специальности 200900 – Сети связи и системы коммутации

Екатеринбург

2007

УДК 621. 37

Составитель В.Г. Важенин

Научный редактор доц., канд. техн. наук В.К. Рагозин

ИССЛЕДОВАНИЕ АКТИВНЫХ ФИЛЬТРОВ : методическая разработка к лабораторной работе № 8 по курсу «Схемотехника аналоговых электронных устройств» / сост. В.Г. Важенин. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ–УПИ, 2007. 45 с.

Методическая разработка включает теоретическую часть, описание и содержание лабораторной работы № 8 «Исследование активных фильтров» по курсу «Схемотехника аналоговых электронных устройств» для студентов всех форм обучения.

В лабораторной работе исследуются характеристики и параметры активных фильтров второго порядка (фильтры нижних и верхних частот, полосовые фильтры) при инвертирующем и неинвертирующем включении операционного усилителя.

Библиогр.: 8 назв. Табл. 1. Рис. 30. Прил. 4.

Подготовлено кафедрой «Радиоэлектроника информационных систем».

 ГОУ ВПО «Уральский государственный

технический университет» – УПИ», 2007

  1. Теоретическая часть

Цельработы– изучение способов построения активных фильтров на операционных усилителях (ОУ), методов их анализа и расчета, исследование амплитудно-частотных характеристик активных фильтров второго порядка.

    1. Общие сведения об активных фильтрах

В большинстве случаев электрический фильтр представляет собой частотно-избирательное устройство. Следовательно, он пропускает сигналы определенных частот и задерживает или ослабляет сигналы других частот. Наиболее общими типами частотно-избирательных фильтров являются фильтры нижних частот (пропускают низкие частоты и не пропускают высокие), фильтры верхних частот (пропускают высокие частоты и не пропускают низкие), полосно-пропускающие фильтры (пропускают полосу частот и не пропускают те частоты, которые расположены выше и ниже этой полосы) и полосно-заграждающие фильтры (не пропускают полосу частот и пропускают частоты, расположенные выше и ниже этой полосы). Более точно характеристику частотно-избирательного фильтра можно описать, рассмотрев его передающую функцию

. (1.1)

Величины U1иU2представляют собой соответственно входное и выходное напряжения (рис.  1.1). Для установившейся частотыp=j(j2 = -1) передаточную функцию можно переписать в виде

, (1.2)

где |Н(j)| – модуль передаточной функции или амплитудно-частотная характеристика;()– фазочастотная характеристика, а частота, рад/с, связана с частотойf, Гц, соотношением= 2f.

Рис. 1.1. Изображение активного фильтра

Диапазон или полосы частот, в которых сигналы проходят, называются полосами пропускания, и в них значение амплитудно-частотной характеристики |Н(j)| относительно велико, а в идеальном случае – постоянно. Диапазоны частот, в которых сигналы подавляются, образуют полосу задерживания, и в них значение амплитудно-частотной характеристики относительно мало, а в идеальном случае – равно нулю.

Интервал частот, в котором характеристика постоянно спадает, переходя от полосы пропускания к полосе задержания, называют переходной областью.

На практике невозможно реализовать идеальную характеристику, поскольку требуется сформировать очень узкую переходную область. Следовательно, основная проблема при конструировании фильтра заключается в приближении реальной характеристики с заданной степенью точности к идеальной.

В качестве полосы пропускания выбирается диапазон частот, где значения амплитудно-частотной характеристики превышает некоторое заранее выбранное число, например А1, а полосу задерживания образует диапазон частот, в котором амплитудно-частотная характеристика меньше определенного значения, напримерА2(рис. 1.2). Интервал частот, в котором характеристика постоянно спадает, переходя от полосы пропускания к полосе задерживания, называется переходной областью. Приведенный на рис. 1.2 практический пример имеет полосу пропускания 0 <<с, полосу задерживания>1и переходную областьс<<1.

Рис. 1.2. Идеальная и реальная амплитудно-частотные характеристики фильтра нижних частот

Значение амплитудно-частотной характеристики можно также выразить в децибелах (дБ) следующим образом:

, (1.3)

и в этом случае характеризует затухание.

Например, предположим, что на рис. 1.2 выбрано А= 1, которому соответствует= 0.

Тогда, если , то затухание на частотес

.

Передаточная функция реализуемого фильтра представляет собой отношение полиномов, которое для наших целей запишем в следующей форме:

. (1.4)

Коэффициенты aиb– вещественные постоянные величины, а

(1.5)

Степень полинома знаменателя nопределяет порядок фильтра. Реальные амплитудно-частотные характеристики лучше (более близки к идеальным) для фильтра более высокого порядка. Однако повышение порядка связано с усложнением схем и более высокой стоимостью. Таким образом, один из аспектов разработки фильтров связан с получением реализуемой характеристики, аппроксимирующей с некоторой заданной степенью точности идеальную характеристику при наименьших затратах.

Активные фильтры строятся на основе резисторов, конденсаторов и одного или нескольких активных элементов, таких как транзисторы, зависимые источники и т.д. Одним из наиболее часто применяемых активных приборов, который в основном и будет использоваться, является операционный усилитель (ОУ).

В идеальном случае ОУ обладает бесконечным входным и нулевым выходным сопротивлением и бесконечным коэффициентом усиления. Вследствие этого можно при исследованиях рассматривать только напряжение между входными выводами, а также считать, что ток во входных выводах равен нулю. Практические ОУ по своим характеристикам приближаются к идеальным наиболее близко только для ограниченного диапазона частот, который зависит от типа ОУ.

При реализации активного фильтра разработчик должен применять те же типы ОУ, которые отвечают предъявляемым требованиям по коэффициентам усиления и частотным диапазонам. Например, коэффициент усиления ОУ с разомкнутой обратной связью должен, по крайней мере, в 50 раз превышать коэффициент усиления фильтра.

Для обеспечения хорошей рабочей характеристики необходимо также иметь представление о скорости нарастания выходного напряжения ОУ. Если требуется большой размах выходного напряжения, то необходимы ОУ с высокими скоростями нарастания. Скорость нарастания обычно лежит в пределах от 0,5 В/мкс до нескольких сотен и более вольт на микросекунду.

Существует много способов построения фильтра с заданной передаточной функцией n-го порядка. Один популярный способ заключается в том, чтобы представить передаточную функцию в виде произведения сомножителейН1,Н2, …,Нmи создать схемы, или звенья, или каскадыN1, N2, …,Nm, соответствующие каждому сомножителю. Наконец, эти звенья соединяются между собой каскадно (выход первого является входом второго и т.д.), как изображено на рис. 1.3. Если эти звенья не влияют друг на друга и не изменяют собственные передаточные функции, то общая схема обладает требуемой передаточной функциейn-го порядка. Ранее было установлено, что ОУ обладает бесконечным входным и нулевым выходным сопротивлениями. Таким образом, его можно использовать для реализации невзаимодействующих звеньев.

Рис. 1.3. Каскадное соединение звеньев

Крутизна спада АЧХ (для ФНЧ) или подъема АЧХ (для ФВЧ) зависит от порядка фильтра и равна .

Для фильтров первого порядка передаточная функция представляется в виде

, (1.6)

где Р(p) – полином первой или нулевой степени; С– постоянное число.

Крутизна спада АЧХ фильтра первого порядка равна .

Для фильтров второго порядка передаточная функция

, (1.7)

где Р(p) – полином второй или меньшей степени; ВиС – постоянные числа. Крутизна спада АЧХ фильтра второго порядка равна.

Для четного порядка n> 2 обычная каскадная схема содержитn/2 звеньев второго порядка, каждое с передаточной функцией типа (1. 7). Если же порядокn> 2 является нечетным, то схема содержит (n– 1)/2 звеньев второго порядка с передаточными функциями типа (1.7) и одно звено первого порядка с передаточной функцией типа (1.6).

Для фильтров, описываемых уравнением (1.7), определим собственную частоту

(1.8)

и добротность

. (1.9)

Таким образом, можно переписать уравнение (1.7) в виде

. (1.10)

Если значение Qpневелико, например от 0 до 5, то для реализации уравнения (1.7) можно использовать относительно простые схемы. Однако для высоких значенийQp, например более 10, потребуются более сложные схемы.

Активные фильтры на операционных усилителях. Активный трехполосный фильтр на базе NM2116. Полосовой и режекторный фильтры

Активные RC фильтры применяются на частотах ниже 100 кГц. Применение положительной обратной связи позволяет увеличивать добротность полюса фильтра. При этом полюс фильтра можно реализовать на RC элементах, которые значительно дешевле и в данном диапазоне частот меньше по габаритам индуктивностей. Кроме того, величина емкости конденсатора, входящего в состав активного фильтра может быть уменьшена, так как в ряде случаев усилительный элемент позволяет увеличивать ее значение. Применение конденсаторов с малой емкостью позволяет выбирать их типы, обладающие малыми потерями и высокой стабильностью параметров.

При проектировании активных фильтров фильтр заданного порядка разбивается на звенья первого и второго порядка. Результирующая АЧХ получится перемножением характеристик всех звеньев. Применение активных элементов (транзисторов, операционных усилителей) позволяет исключить влияние звеньев друг на друга и проектировать их независимо. Это обстоятельство значительно упрощает и удешевляет проектирование и настройку активных фильтров.

Активные фильтры НЧ первого порядка

На рисунке 2 приведена схема активного RC фильтра нижних частот первого порядка на операционном усилителе. Данная схема позволяет реализовать полюс коэффициента передачи на нулевой частоте, величинами сопротивления резистора R1 и емкости конденсатора C1 можно задать его частоту среза. Именно значения емкости и сопротивления определят полосу пропускания данной схемы активного фильтра.


Рисунок 2. Схема активного RC фильтра нижних частот первого порядка

В схеме, приведенной на рисунке 2, коэффициент усиления определяется отношением резисторов R2 и R1:

(1),

а величина емкости конденсатора C1 увеличивается в коэффициент усиления плюс единица раз за счет эффекта Миллера.

(2),

Следует отметить, что подобный способ увеличения значения емкости приводит к уменьшению динамического диапазона схемы в целом. Поэтому к данному способу увеличения емкости конденсатора прибегают в крайних случаях. Обычно обходятся интегрирующей RC-цепочкой, в которой уменьшение частоты среза достигается увеличением сопротивления резистора при постоянном значении емкости конденсатора. Для того, чтобы устранить влияние цепей нагрузки, на выходе RC-цепочки обычно ставится буферный усилитель с единичным коэффициентом усиления по напряжению.


Рисунок 3. Схема RC фильтра нижних частот первого порядка (RC-цепочка)

Тем не менее, при достаточно низкой частоте среза фильтра низких частот может потребоваться большое значение емкости конденсатора. Электролитические конденсаторы, обладающие значительной емкостью, не подходят для создания фильтров из-за большого разброса параметров и низкой стабильности. Конденсаторы, выполненные на основе керамики с большим значением электрической постоянной ε , тоже не отличаются стабильностью значения емкости. Поэтому применяются высокостабильные конденсаторы малой емкости, и их значение увеличивается в схеме активного фильтра, приведенной на рисунке 2.

Активные фильтры НЧ второго порядка

Еще больше распространены схемы активных фильтров второго порядка, позволяющие реализовать большую крутизну спада АЧХ по сравнению со схемой первого порядка. Кроме того, эти звенья позволяют настраивать частоту полюса на заданное значение, полученное при аппроксимации амплитудно-частотной характеристики. Наибольшее распространение получила схема Саллена-Ки, приведенная на рисунке 4.


Рисунок 4. Схема активного RC фильтра нижних частот второго порядка

Амплитудно-частотная характеристика этой схемы подобна АЧХ звена второго порядка пассивного LC фильтра. Ее вид приведен на рисунке 5.



Рисунок 5. Примерный вид амплитудно-частотной характеристики звена второго порядка активного RC фильтра нижних частот

Частота резонанса полюса при этом может быть определена из ф

Как сделать фильтр низких частот своими руками? :: SYL.ru

Фильтры низких и высоких частот являются неотъемлемой частью любого усилителя. Устанавливаются они, как правило, рядом с электрической катушкой. Подвижные элементы в данном случае отсутствуют. К основным параметрам таких устройств относится показатель полосы пропускания. Дополнительно специалистами может быть рассчитан перехват сигнала. Если говорить про фильтры низких колебаний, то их чаще всего можно встретить в сабвуферах. В данном случае преобразователь занимается изменением высокочастотных волн.

Как сделать простой фильтр?

Для того чтобы собрать фильтр низких частот своими руками, сетку лучше всего изначально подбирать магнитную. Электрическая катушка в данном случае должна располагаться за резисторами. Чтобы увеличить полосу пропускания тока, используют специальный преселектор. Дополнительно он в устройстве исполняет роль проводника. Перехват сигнала у фильтра зависит исключительно от типов конденсаторов.

Наиболее распространенными на сегодняшний день принято считать полевые модели. Емкость у них в среднем колеблется в районе 3 пФ. Все это в конечном счете позволит стабилизировать коротковолновые импульсы в цепи. Для создания искусственных сигналов применяется ревербератор. Преобразование в данном случае должно происходить без изменения показателя предельной частоты.

Расчет фильтра

Расчет фильтра низких частот осуществляется через колебания среза. Дополнительно в формуле учитывается коэффициент передачи постоянного сигнала. Если говорить про активные типы фильтров, то емкость конденсаторов также берется во внимание. Для учета амплитуды колебаний дополнительно рассчитывается передаточная функция. Если частота выходного сигнала в конечном счете превышает первоначальные параметры, то коэффициент постоянного сигнала будет положительным.

Активные типы фильтров

Активный фильтр низких частот в первую очередь выделяется высокой полосой пропускания на уровне 5 Гц. Дополнительно в системе устанавливаются элементы для перехвата сигнала. Конденсаторы в данном случае припаиваются на специальной магнитной сетке. Для регулировки предельной частоты применяются транзисторы. Расширение возможностей устройства может осуществляться путем добавления в цепь конденсаторов. Емкость их должна составлять минимум 40 пФ.

Для положительной обратной связи применяется аналоговый модулятор. Устанавливается он в цепи только за конденсаторами. Колебательные контуры в системе можно стабилизировать при помощи стабилитронов. Пропускная способность их обязана составлять минимум 5 Гц. В данном случае параметр отрицательного сопротивления напрямую зависит от перекрытия диапазона частот.

Пассивные типы фильтров

Пассивный фильтр низких частот работает по принципу искажения колебаний. Происходит это путем установки ревербератора. Все элементы цепи в этом случае располагаются на магнитной сетке. Модуляторы в фильтрах используются самые разнообразные. Наиболее распространенными на сегодняшний день принято считать двухсторонние аналоги.

Периодическое изменение колебаний дополнительно может происходить путем изменения положения транзисторов. Конденсаторов всего у фильтра должно иметься три. В данном случае многое зависит от полосы пропускания непосредственно усилителя. Если этот параметр превышает 10 Гц, то конденсаторов в устройстве должно быть как минимум четыре.

Дополнительно перед их установкой рассчитывается предельное напряжение. Для этого необходимо взять номинальный ток блока питания и с учетом емкости конденсаторов соотнести его к поперечному траверсу. Чтобы минимизировать чувствительность фильтра, применяются специальные тетроды. Данные элементы являются довольно дорогими, однако качество прохождения сигнала значительно улучшается.

Устройства на резисторах ПР1

Фильтр низких частот первого порядка с указанными резисторами способен справляться с предельным сопротивлением на уровне 4 Ом. Все элементы цепи, как правило, располагаются на магнитной сетке. Конденсаторы можно устанавливать в систему самые разнообразные. В данном случае важно заранее просчитать показатель полосы пропускания. Если емкость конденсаторов превышает 2 пФ, то стабилитрон необходимо использовать обязательно.

Дополнительно некоторыми специалистами устанавливается ревербератор, который способен значительно снизить амплитуду колебаний. Промежуточная частота в данном случае довольно сильно зависит от сопряжения контуров. Номинальное напряжение блока питания обязано быть не ниже 20 В. Чтобы фильтр низких частот успешно справлялся с помехами, диоды в системе применяются кремниевого типа. Если блок питания устанавливается свыше 30 В, то транзисторы в конечном счете могут сгореть.

Как собрать модель с резисторами ПР2?

Простой фильтр низких частот с резисторами данного типа способен довольно успешно эксплуатироваться с блоком питания на 30 В. В этом случае параметр полосы пропускания обязан находиться на уровне не ниже 40 Гц. Положительная обратная связь в системе обеспечивается за счет стабильности колебаний.

Параметр отрицательного сопротивления во многом зависит от скважности импульсов. Расчет фильтра низких частот в данном случае необходимо проводить с учетом показателя концентрации. Конденсаторы в системе целесообразнее устанавливать емкостного типа. Диодные мосты в устройствах используются довольно редко. Обусловлено это именно отсутствием резонансных частот.

Модели с мощными преобразователями

Фильтры с мощными преобразователями позволяют значительно повысить коэффициент пропускания – до уровня 33 Гц. При этом отрицательное сопротивление в системе не будет превышать 4 Ом. Катушки в данном случае используются электрические. Подвижные элементы, в свою очередь, не применяются. Преселектор в фильтре, как правило, располагается сразу за катушкой. Чтобы минимизировать риски различных сбоев, используют специальные стабилитроны.

Резисторы в данном случае следует подбирать аналогового типа. Чтобы уменьшить обратную связь в устройстве, конденсаторы устанавливают попарно. В некоторых случаях стабилитроны применяются двухстороннего действия. Однако недостатки у них также имеются. В первую очередь среди них следует отметить довольно резкое повышение чувствительности устройства.

Устройства с емкостными конденсаторами

Фильтры с емкостными конденсаторами отличаются стабильностью настройки контура. При этом параметр полосы пропускания напрямую зависит от типа электрической катушки. Если рассматривать хроматические аналоги, то они выделяются высоким параметром предельной частоты. Дополнительно важно учитывать объем конденсаторов в фильтре. Скважность последовательности импульсов зависит только от типа преобразователя.

В некоторых случаях фильтр низких частот не работает из-за резкого повышения температуры. В данном случае необходимо дополнительно установить тиристор возле катушки. С инерционными усилителями фильтры данного типа не способны работать. Дополнительно следует учитывать, что блок питания предельное напряжение обязан выдерживать как минимум 30 В.

Модели с полевыми конденсаторами

Фильтр низких частот с использованием полевых конденсаторов является довольно распространенным. Во многом это связано с его дешевизной. В данном случае параметр полосы пропускания будет находиться на уровне 5 Гц. В свою очередь, отрицательное сопротивление цепи зависит от установленных транзисторов. Если использовать одноканальные элементы, то они позволят значительно сократить образцовое напряжение.

Отклонение фактической индуктивности у фильтра зависит от чувствительности прибора. Стабилитроны в системе применяются довольно редко. Однако если параметр отрицательного сопротивления превышает 5 Ом, то их следует использовать. Дополнительно можно задуматься над применением тиристоров. Во многом данные элементы позволят справиться с дипольностью в системе. Таким образом, чувствительность прибора значительно снизится.

Как использовать продольный резонатор?

Продольные резонаторы в фильтрах устанавливаются довольно редко. Предназначены данные устройства для повышения сопряжения контуров. В результате параметр полосы пропускания может увеличиться до 40 Гц. Чтобы система работала должным образом, дополнительно устанавливаются стабилитроны. Преселекторы в данном случае будут бесполезными. Также перед установкой стабилитрона необходимо задуматься о параметре отрицательного сопротивления.

Если он превышает 5 Ом, то необходимо использовать емкостные конденсаторы. Минимизация сбоев в системе может осуществляться несколькими способами. Наиболее популярными из них принято считать установку триггеров. Дополнительно многие специалисты советуют возле катушек размещать специальные ограничители. Данные устройства в конечном счете позволят резонатору работать более стабильно.

Применение диэлектрических резисторов в схеме

Диэлектрические резисторы в фильтрах не являются большой редкостью. Предназначены они для того, чтобы понижать параметр отрицательного сопротивления. При этом использовать мощные блоки питания есть возможность. Диоды в данном случае применяются в основном опорного типа. Согласование резонансных частот зависит исключительно от отдачи резистора.

Конденсаторы для фильтра подбираются с емкостью не менее 5 пФ. Это необходимо для того, чтобы повысить параметр полосы пропускания как минимум до 3 Гц. Все это в конечном счете позволит привести в норму чувствительность прибора. Дополнительно для расчета фильтра применяется показатель образцового напряжения. В среднем он находится на уровне 30 В. Если тиристоры в системе не использовать, то резисторы в конечном счете могут пострадать.

Модели с модуляторами

Фильтр низких частот с модулятором необходим для того, чтобы у пользователя была возможность настраивать прибор. При этом параметр полосы пропускания у таких устройств может быть различным. Устанавливается модулятор, как правило, на магнитной сетке. Преселектор на пару с вышеуказанным элементом использоваться может. Дополнительно следует отметить, что модулятор в некоторых случаях способен создавать низковолновые помехи. Обусловлено это повышением образцового напряжения. Чтобы минимизировать риски, в данном случае лучше рядом с модулятором устанавливать средней мощности стабилитрон.

Широкополосные резисторы для фильтров

Усилитель-фильтр низких частот с широкополосными резисторами имеет как преимущества, так и явные недостатки. Если рассматривать достоинства, то важно отметить его высокую пропускную способность. Соединение катода в данном случае осуществляется через маленькую пластину. Недостатком таких резисторов принято считать повышенную чувствительность.

В результате работа конденсаторов значительно усложняется. В некоторых случаях дополнительно оказывается нагрузка на электрическую катушку. В любом случае, чтобы минимизировать риски, важно сделать расчет фильтра. Для этого учитывается не только коэффициент пропускания, но и емкость конденсаторов, которые установлены в системе.

Удар гоблина: Активная защита

Обычно в D&D используются активные атаки и пассивная защита.

Атакующий делает бросок, сравнивает с AC цели, а затем определяет, попадает он или нет.

В качестве альтернативы есть «игроки бросают все кости», которые мне нравятся за защиту, потому что:

  • Игроки чувствуют, что у них больше свободы воли.
  • Это освобождает руки и время для DM.

Но активная защита все же менее увлекательна, чем нападение.Когда вы атакуете, вы решаете, кого вы хотите атаковать, как вы хотите атаковать их, координируя действия со своими союзниками и т.д. Удовольствие. Хотя активная защита по-прежнему ощущается очень реактивной.

«Огр пытается расколоть вас, как бревно. Бросьте Защиту минус 4.»

Лучше, чем DM бросается на огра и говорит вам, что вы мертвы, но все же это просто расчеты.

В идеале, вы должны внести некоторые решения в акт защиты *, чтобы сделать интересный выбор вместо того, чтобы тянуть рычаг на игровом автомате, чтобы увидеть, сколько урона вы получите.

<Экскурс> * Это действительно спорно. Хотят ли игроки принимать решения о том, как защищаться от пяти копий гоблинов? Или они просто хотят поскорее добраться до своей очереди, чтобы открыть клетку для ужасных кротов и посмотреть, что из этого выйдет? Другими словами, можем ли мы принимать защитные решения интересно?

У меня есть еще один критерий проектирования: я хочу, чтобы новая механика была полностью совместима с существующими ранее системами ЛАРН.

Уклонение и блокирование


Итак, вот что у меня получилось.У вас есть два способа защиты: уклонение и блокирование.

Уклонение работает точно так же, как и AC.

Броня и ловкость улучшают ваш уклонение; и когда вы успешно уклоняетесь, вы не получаете повреждений.

Когда вы блокируете, вы входите в удар и пытаетесь поглотить его с помощью брони / щита. Вы получаете урон от атаки, но вы уменьшаете этот урон на 1, если вы носите тяжелую броню, и еще на 1, если используете щит.

Кожаная броня : +2 Dodge

Кольчужная броня : +4 Уклонения, +1 Блок

Латная броня : +6 Уклонение, +2 Блок

Щит : +1 уклонение, +1 блок

Когда враг атакует вас, вы можете выбрать уклонение или блокировку.

Математика

Я сделал электронную таблицу; На самом деле это довольно сложно.

Блокирование снижает урон одинаково независимо от бонуса атаки противника. Это просто плоское сокращение. Таким образом, блокировка становится полезной в двух ситуациях: против врагов, которые наносят урон 1d6, и против врагов, у которых есть очень высокие бонусы к попаданию, которые, вероятно, все равно поразят вас.

Думаю, я собираюсь ограничить бонусы атаки для GLOG до +10, среди прочего, по этой причине.

Блокировка также делает еще одну очень важную вещь: она исключает вероятность того, что вас могут критиковать.

Поскольку вы уменьшаете распространение потенциального ущерба, вы фактически покупаете страховку. Вы убираете шанс получить максимальный урон, убирая шанс, что вы не получите никакого урона.

(Что имеет смысл и в художественной литературе. Криты случаются, когда ты пытаешься развлечься, ловко прыгаешь, скользишь по грязи и получаешь удар по лицу.В то время как блокируя, вы просто сгибаетесь и получаете удар по плечу.)

Если вы знаете, что вам нужно выжить только при атаке гоблина с мечом 1d6, и у вас 6 HP, вы можете перестраховаться, блокируя вместо уклонения и рискуя получить 6 повреждений (или критический удар).

Вы также не хотите блокировать, если у вас 1 HP. (Имеет смысл в воображении: вы в дюйме от смерти, слишком устали, чтобы поднять щит, просто пытаетесь отшатнуться.)

ОДНАКО, если вы посчитаете, блокировка обычно отстой.К тому времени, когда у вас будет высокое значение блокировки (латная кольчуга + щит), у вас обычно уже есть достаточно высокий AC, что блокирование уступает просто обычной защите. И все же, думаю, выбор интересный. (Другие люди не могут.) Таким образом, блокирование очень ситуативно; уклонение — лучший выбор почти всегда.

Могут ли монстры блокировать?

Нет. Будь простым, будь быстрым. Это противоречит целям дизайна.

Металл против деревянных щитов

Если вы хотите различить эти два, у вас может быть:

  • Металлический щит: +1 защита, +1 блок
  • Деревянный щит: +1 к защите, можно расколоть, чтобы уменьшить входящий урон на 1d12.

Парирование

Если вы хотите иметь третий вариант, у вас может быть опция парирования в дополнение к уклонению и блокированию. Вместо бонуса брони вы бросаете свой бонус атаки для защиты.

Только я не хочу, чтобы бойцы 5 уровня бегали голыми, получая лучшую защиту от своих кинжалов, чем от полной брони, так что, может быть, необходимо условие?

Вы можете парировать только тогда, когда владеете оружием и защищаетесь от оружия, которым владеет противник размером с человека или полурослика.

Критика

Поэтому я просто перечитываю все, что только что написал, и ненавижу все это. Обычно я удаляю черновик и иду смотреть «Звездный путь», но оставлю пост здесь, потому что это хорошее обсуждение.

Я могу обьяснить.

Когда я играл в 3.5, у меня был калькулятор Power Attack. Основываясь на AC противника и моем среднем уроне, сколько очков я должен пожертвовать для силовой атаки?

Мне было весело, потому что я чувствовал себя умным, но теперь именно такой игровой процесс меня утомляет.Это математика, а не интересные варианты. Если вы знаете цифры, это перестает быть проблемой и становится известным решением.

Так что, хотя я только что их написал, мне не нравится механика уклонения, блока, парирования, потому что это известное решение, когда математика выяснена.

И это скучная проблема, потому что эти две цели напрямую сопоставимы. Вы пытаетесь выбрать лучший способ минимизировать единственную переменную: средний урон. Или в примере с Power Attack: вы пытаетесь максимизировать урон.

Интересный выбор приходит от выбора между несравненным и несравненным. Например, должен ли я атаковать своим мечом (1d6 урон) или бросить Молотов (2d6 урона, но это ресурс одноразового использования). Вы не можете свести это к одному фактору, так как не знаете, сколько вам понадобится этого Молотова в будущем.

Правило разделения щитов потенциально интересно, потому что вы не знаете, понадобится ли вам этот щит в будущем.

Sundering # 1 : Вы можете нейтрализовать весь урон от атаки, сломав свой щит.

Вот только это правило не , а интересно. На практике люди будут держать щит рядом, а затем ломать его, чтобы не умереть, и ни за секунду до этого.

Sundering # 2 : Если у вас есть щит, вы можете блокировать им вместо попытки уклонения. Урон уменьшается на 1d6, но если базовый урон равен 6 или больше, щит ломается.

Это более интересно. Немного напоминает мне об использовании кристалла. И это приводит к некоторым полезным вопросам.

На вас нападает стая гоблинов. Хотите блокировать гоблинов своим щитом? Это численно выгодно (с точки зрения минимизации среднего урона), но вы рискуете сломать свой щит, когда он вам может понадобиться позже.

Тогда это мой окончательный вывод. Блокирование / уклонение / парирование — это скучно, потому что это решаемое уравнение (которое отдает предпочтение манчкину, оборудованному таблицами), в то время как Правило Раскола № 2 на самом деле довольно интересно.

Нужно потестировать.

Punch clock active directory Скачать бесплатно для Windows

EmployeePunchClock.com

Полное программное обеспечение для управления рабочим временем и отчетности.

Punch Clock, Inc. 38 Условно-бесплатное ПО

Punch Clock — это полнофункциональное приложение для измерения времени.

Duoserve Условно-бесплатное ПО

Сетевые перфораторы для создания профессиональных отчетов.Экономьте время и деньги.

60 Альфа Компьютерщик Бесплатное ПО

EZ Punch Clock обеспечивает необходимую безопасность в недорогом программном обеспечении Bundy.

Punch Clock, Inc. Бесплатное ПО

Предназначен для преобразования файла базы данных Punch Clock и его реорганизации.

3 Корпорация Майкрософт 679 Бесплатное ПО

Диаграммы включают домены, сайты, серверы, административные группы и т. Д.

39 Корпорация NetWrix 4 Бесплатное ПО

Обнаруживает изменения Active Directory, архивирует и отправляет отчет администратору.

Microsoft 67 Бесплатное ПО

Оцените оборудование, необходимое для развертывания Active Directory.

92 Программное обеспечение Specops 9 Условно-бесплатное ПО

Active Directory Janitor помогает очистить Active Directory.

55 Tumbleson.NET 11 Условно-бесплатное ПО

Позволяет вам просматривать и управлять различными объектами в вашем каталоге Microsoft.

3 Корпорация Майкрософт 4 Бесплатное ПО

Облегчает выполнение задач миграции и реструктуризации в инфраструктуре Active Directory.

98 JiJiTechnologies 17 Условно-бесплатное ПО

Active Directory Reports — это эффективный удобный для администратора инструмент отчетности.

1 Quest Software, Inc. 567 Бесплатное ПО

Набор предопределенных команд для Windows PowerShell.

6 Microsoft 2 Бесплатное ПО

Он предоставляет предопределенный, готовый к запуску набор правил и сценариев мониторинга.

Dell Inc. 4 Условно-бесплатное ПО

Quest Spotlight on Active Directory Pack отслеживает производительность Active Directory.

Исраэль Брюстер 3 Бесплатное ПО

Простая программа часов, основанная на парадигме «Punch Clock».

1 Компания Lepide Software Pvt.ООО 18 Бесплатное ПО

Active Directory — это усовершенствованная иерархическая служба каталогов.

7 Spud City Software Co. 30 Условно-бесплатное ПО

TraxTime — отличная персональная программа с часами перфорации для отслеживания.

Майк Гисон Бесплатное ПО

Timetrek работает как перфоратор в маленьком аккуратном окошке.

64 Вычислительный край 6

Встроенные часы перфорации, генератор счетов-фактур и генератор табелей учета рабочего времени.

14 Интеграция изображений 4 Условно-бесплатное ПО

Идеально подходит для небольших компаний и является вашим личным перфоратором.

33 Программное обеспечение Dovestones 36 Условно-бесплатное ПО

AD Bulk Export 4 — это простой в использовании инструмент экспорта в Active Directory.

5 ZOHO Corp. 2 765 Условно-бесплатное ПО

Управляйте пользователями, файлами Active Directory, Office 365 и MS Exchange Server.

4 Pointdev 604 Условно-бесплатное ПО

Управление доменами Windows Active Directory и рабочими группами Windows.

Super Street Fighter 4 Arcade Edition v2012 Альфа-изменения для всех 39 актеров

Вы не авторизованы | Войти / Зарегистрироваться | Фильтр новостей | Отправить новости Уровни Результаты турнира Подкаст События Статистика
Уличный боец ​​5 Dragon Ball FighterZ Super Smash Bros.Окончательный Granblue Fantasy: Versus Мортал Комбат 11 Tekken 7 Самурай Shodown Дополнительные возможности сайта Уровни
Подкаст
Статистика
Результаты турнира
Street Fighter 5: Чемпионское издание Dragon Ball FighterZ Super Smash Bros.Окончательный Granblue Fantasy: Versus Мортал Комбат 11 Tekken 7 Самурай Shodown Больше

Новости и особенности


Турнирных игроков
Главные новости
Новости игры
Форумы
Центры событий Discord
Поиск игроков
Колонка Джастина Вонга
Самые комментируемые истории

Истребители Capcom


Darkstalkers 2
Darkstalkers 3
JoJo’s Bizarre Adventure
Marvel Super Heroes
Street Fighter 2 Turbo
Street Fighter 3 Third Strike
Street Fighter Alpha 3
Street Fighter X Tekken
SSF2T HD Remix
Ultra Street Fighter 2

Ultra Street Fighter 2

Ultra Street Fighter 2
USF4 Omega Edition
.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *