6.5. Электронный замок с активным фильтром

Благодаря большому усилению при довольно малом объеме, а также вследствие снижения их стоимости операционные уси­лители являются серьезным конкурентом устройств, собираемых на транзисторах, но лишь там, где не требуется обработка вы­сокочастотных сигналов. Ограничение их применения, обуслов­ленное повышенным напряжением питания (а иногда и необхо­димостью в двух источниках питания), не имеет значения, когда это напряжение легко получить и когда короткие периоды работы прерываются длинными паузами. В последнем случае могут быть использованы — в зависимости от требуемого напряжения — или малогабаритные батареи на 9 В, или подзаряжаемые никелеВо-кадмиевые аккумуляторы. Кроме того, может быть применен мень­ший по объему трансвертер (преобразователь напряжения),

который при современном состоянии электронной техники позво­ляет получать достаточно стабильное напряжение питания до 1 В при относительно низкой мощности — до нескольких сотен милли­ватт. Один из вариантов такого трансвертера описан в разде­ле 6.5.5.

6.5.1. Полосовой фильтр низких частот

на базе операционного усилителя

Как видно из рис. 6.23, операционный усилитель А109 позво­ляет реализовать низкочастотный фильтр с помощью очень ма­лого количества элементов, причем размеры фильтра достаточно небольшие. Селективные свойства этого фильтра — при опреде­ленной зависимости от температуры и напряжения — представляют интерес для целого ряда схемных решений. Резонансная частота такого фильтра рассчитывается по формуле

Вследствие неизбежных допусков на номиналы элементов в фильтре обязательно должна быть предусмотрена возможность его настройки на резонансную частоту посредством изменения сопротивления того или другого резистора или емкости определяю­щего частоту конденсатора. Это, в свою очередь, приводит к изменению добротности (и самого усиления). Один из способов борьбы с этим отрицательным эффектом (зависящим также от характеристик источника питания) представлен на рис. 6.24. Разуме­ется, что подстроечный резистор не должен перекрывать слишком большой диапазон частот, если нежелательны связанные с этим изменения переходной характеристики самого фильтра.

В нашем случае фильтр нужно настраивать по резонансной частоте приемника (замка), которая определяется номиналами его схемных элементов.

Рис. 6.23. Схема полосового фильтра, собранного на базе опе­рационного усилителя

Рис. 6.24. Схема, позволяющая из­менять частоту фильтра при ограни­ченном воздействии на ее переходную характеристику

6.5.2. Активный ключ

С помощью введения положительной обратной связи (через неинвертирующий вход) из стандартной схемы активного поло­сового фильтра (см. рис. 6.23) можно получить генератор, отли­чающийся как простотой, так и легкостью настройки (рис. 6.25). Амплитуда сигнала устанавливается на неинвертируемом входе так, что синусоидальные колебания на выходе могут быть легко ограничены для обеспечения достаточной стабильности работы генератора. Все, что направлено на повышение надежности замка (здесь предусмотрено переключение на вторую частоту в опре­деленной последовательности с первой и на определенное время), реализовано в ключе, а в схему замка введены соответствующие дополнительные цепочки. Если время работы ключа не ограни­чивается автоматически, то самым простым решением здесь мо­жет быть управление им вручную. Пример подобного генератора представлен на рис. 6.26.

Рис. 6.25. Превращение полосо­вого фильтра в генератор посредством введения положительной обратной связи

В устройстве по схеме на рис, 6.26 можно применить интегральную микро­схему К553УД2 без каких-либо изменений.

Рис. 6.26. Практическая схема гене­ратора с переключением частоты