ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АНТИАЙЛАЗИНГОВЫХ ОГРАНИЧИТЕЛЕЙ СПЕКТРА ДЛЯ ДИСКРЕТНО-АНАЛОГОВЫХ ФИЛЬТРОВ НА ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫХ КОНДЕНСАТОРАХ

Дарья Ю. Денисенко, Дмитрий В. Кузнецов, Юрий И. Иванов, Николай Н. Прокопенко

Аннотация


К одному из факторов, определяющих надежность информационных систем, относится точность результатов обработки данных. В статье рассматриваются проблемы проектирования ограничителей спектра, включаемых на входе и выходе дискретно-аналоговых фильтров (ДАФ) на переключаемых конденсаторах, которые необходимы для уменьшения погрешностей от наложения спектров и повышения надежности систем обработки аналоговой информации на их основе. Показаны возможные варианты перестройки по частоте амплитудно-частотной характеристики ДАФ – путем изменения параметров элементов, широтно-импульсной модуляции управляющих импульсов и частоты переключения электронных ключей. Предлагается методика проектирования аналоговых антиайлазинговых фильтров, обеспечивающих заданное ослабление дополнительных паразитных спектральных составляющих на выходе ДАФ. Моделирование в среде MicroCap показывает, что необходимо выбирать в качестве антиайлазингового фильтра ФНЧ Чебышева высокого порядка для обеспечения заданного подавления паразитных частот пропускания. Экспериментальные исследования макета одного из разработанных ДАФ, использующего российскую электронную компонентную базу, показали высокое совпадение результатов измерения характеристик ДАФ и компьютерного моделирования этих же характеристик.

Ключевые слова


надежность информационных систем, дискретно-аналоговый фильтр на переключаемых конденсаторах, антиайлазинговый фильтр, ограничитель спектра, наложение спектров, паразитные спектральные составляющие, ФНЧ Чебышева, широтно-импульсная модуляция

Полный текст:

PDF

Литература


1. Самойлов, Л.К., Денисенко, Д.Ю., Клейменкин, Д.В., Прокопенко, Н.Н. (2025). Особенности применения дискретно-аналоговых фильтров на переключаемых конденсаторах в современных системах контроля и управления. Безопасность информационных технологий, 32(4), 165-174. DOI: https://doi.org/10.26583/bit.2025.4.12.
Samoilov, L.K., Denisenko, D.Y., Kleymenkin, D.V., Prokopenko, N.N. (2025). Features of application of discrete-analogue filters on switched capacitors in modern monitoring and control systems. IT Security (Russia), 32(4), 165-174. DOI: https://doi.org/10.26583/bit.2025.4.12 (in Russian).
2. Ратхор, Т.С. (2004). Цифровые измерения. Методы и схемотехника. Техносфера. – 370 с. ISBN 5-94836-012-1. EDN: QMMVDZ.
Rathore T.S. (2003). Digital Measurement Techniques. Second Edition. Narosa Publishing House. 370 р. ISBN 81-7319-388-6. EDN: QMMVDZ (in Russian).
3. Park, J., Mackay, S. (2003). Practical data acquisition for instrumentation and control systems. Newnes. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-7506-5796-9.X5000-9.
4. Siddiqi, M.A. (2020). Switched Capacitor Circuits. Continuous Time Active Analog Filters. Cambridge University Press. DOI: https://doi.org/10.1017/9781108762632.015.
5. Solomon, C. W. (1988). Switched-capacitor filters: precise, compact, inexpensive. IEEE Spectrum, 25(6), 28-32. DOI: https://doi.org/10.1109/6.4561.
6. Serra, H., Santos-Tavares, R., Goes, J. (2015, May). Automatic design of high-order SC filter circuits. In 2015 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), Lisbon, Portugal, 2015, pp. 1937-1940. DOI: https://doi.org/10.1109/ISCAS.2015.7169052.
7. Ma, Z., Nakayama, K., & Yamamoto, G. (1991). A method to minimize sensitivity in cascade SC filters. Electronics and Communications in Japan (Part III: Fundamental Electronic Science), 74(12), 86-96. DOI: https://doi.org/10.1002/ecjc.4430741209.
8. Bliss, W. G., Smith, S., Loh, K. H. (1992, August). A switched-capacitor realization of discrete-time block filters. In [1992] Proceedings of the 35th Midwest Symposium on Circuits and Systems, Washington, DC, USA, 1992, pp. 429-432. DOI: https://doi.org/10.1109/MWSCAS.1992.271371.
9. Самойлов, Л. К., Денисенко, Д. Ю., Прокопенко, Н. Н. (2019). Динамические погрешности процесса ввода сигналов датчиков в аналого-цифровых системах управления и контроля. Радиотехника, (3), 63-69. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-201903-10. EDN: TOGNWR.
Samoilov, L.K., Denisenko, D.Y., Prokopenko, N.N. (2019). The dynamic errors of the sensor signal input process into the A/D monitoring and control systems. Radioengineering, (3), 63-69. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-201903-10. EDN: TOGNWR (in Russian).
10. Samoylov, L., Denisenko, D., Chumakov, V. (2022, September). Assessment of Dynamic Errors of Input Circuits in Measuring Systems when Setting Line Interference Filters. In 2022 International Russian Automation Conference (RusAutoCon), Sochi, Russian Federation, pp. 453-458. DOI: https://doi.org/10.1109/RusAutoCon54946.2022.9896381.
11. Brtník, B., Matoušek, D. (2020, October). Active RC High Order Filters Suitable for Antialiasing and/or Reconstruction Filters. In 2020 New Trends in Signal Processing (NTSP), Demanovska dolina, Slovakia, 2020, pp. 1-4. DOI: https://doi.org/10.1109/NTSP49686.2020.9229530.
12. Ruman, K., Pietriková, A., Vehec, I., Galajda, P. (2013, September). Comparison of different materials for manufacturing of antialiasing LP filter. 2013 International Conference on Applied Electronics, Pilsen, Czech Republic, 2013, pp. 1-4. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/6636522 (accessed: 10.08.2026).
13. Akbar, K., Bregovic R. (2023, September). Antialiasing Filtering for Projection-Based Light Field Displays. 2023 International Symposium on Image and Signal Processing and Analysis (ISPA), Rome, Italy, 2023, pp. 1-6. DOI: https://doi.org/10.1109/ISPA58351.2023.10279805.
14. Godek, J., Golanski, R., Kolodziej, J. (2008, September). Antialiasing filter for NSDM codec. 2008 International Conference on Signals and Electronic Systems, Krakow, Poland, 2008, pp. 159-164. DOI: https://doi.org/10.1109/ICSES.2008.4673381.
15. Machowski, W., Jasielski, J., Kuta, S. (2007, June). Low voltage low frequency continuous time CMOS antialiasing filters. 2007 14th International Conference on Mixed Design of Integrated Circuits and Systems, Ciechocinek, Poland, 2007, pp. 641-644. DOI: https://doi.org/10.1109/MIXDES.2007.4286241.
16. Psychogiou, D., Peroulis, D., Loeches-Sánchez, R., Gómez-García, R. (2015, May). Analog signal-interference narrow-band bandpass filters with hybrid transmission-line/SAW-resonator transversal filtering sections. 2015 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), Lisbon, Portugal, 2015, pp. 281-284. DOI: https://doi.org/10.1109/ISCAS.2015.7168625.
17. Zhang, R., Shao, C. H., Peroulis, D. (2018, September). A new adaptive reconfigurable bandpass filter with flexible resonance control. 2018 48th European Microwave Conference (EuMC), Madrid, Spain, 2018,
pp. 539-542. DOI: https://doi.org/10.23919/EuMC.2018.8541768.
18. Smadi, L., Sharif, H., Faouri Y. S. (2019, April). Dual-Band Tunable Microwave Bandpass Filter Using Stepped Impedance Technique. IEEE Jordan International Joint Conference on Electrical Engineering and Information Technology (JEEIT), Amman, Jordan, 2019, pp. 827–830. DOI: https://doi.org/10.1109/JEEIT.2019.8717397.




DOI: http://dx.doi.org/10.26583/bit.2026.3.14

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.