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Filtro 01

1. JACK OUPUT1 USBMol exi Firma SUPERIOR DE TECNOLOGIA ED Daniel Albuquerque VISEU Plano n CH 4 scol S Escola Supe FILTRO UNIVERSAL AUDIO Serigrafia Top Layer N Alumno Curso P rojeto 27 559mil 31 496mil 35 433mil 43 307mil 59 055mil 78 74mil Total Firma Dep Nombre MS ISPV ESCOLA Desenhado 18 06 2012 David Bl Rued Desenhado SUPERIOR DE TECNOLOGIA Comprovado Daniel Albuquerque VISEU es ologi Escala Plano n 2 qua FILTRO UNIVERSAL AUDIO Furos 1 1 N 2 Alumno Curso Projeto DATASHEETS Filtro MAXIM modelo MAX 263 BCPI 19 0597 Rev 4 12 07 d al ah Pin Programmable Universal and Bandpass Filters General Description The MAX263 264 and MAX267 268 CMOS switched capacitor active filters are designed for precision filtering applications Center frequency Q and oper ating mode are all selected via pin strapped inputs The MAX263 264 uses no external components for a variety of bandpass lowpass ee notch and allpass filters The MAX267 268 is dedicated to bandpass applications and includes an uncommitted op amp Two second order filter sections are included in both devices An input clock and a 5 bit programming
2. SEE N NS PER REEL MATING SO 5 84 GOLD GXT O 2um TIN ON 4 2 0um TIN MIN FULL PLATED RALL LENGTH 1 27um NICKEL MIN UNDERLAYER ALL PLATING 5 VE O OAL 0 E 2 PIN MATERIAL y ON E 4 9N MIN RETENTION IN EITHER DIRECTION 3 COMPATIBLE PRODUCT SPECIFICATIONS a PLATING C LF MEANS PRODUCT IS LEAD FREE 2um MIN MINIMUM GSTRIP HEADER REEL PACK MANUFACTUR HSTAND T OSL O product family BATH TEMPERATUR SEE NOTES so 1302 V 5046 150 mm dy BERGS a VE SOLD AP ATIO tolerances unless athe ecifie SEs title a UNSHR HEADER XXX 5 STR DR TMT LEGAL STATEMENT SEE 65 22 D PDM Rev BF srarusReleased Printed 01 2009 CORE RANGE CATALOGUE RANGE APPLICATION SPECIFIC 4 8 18 5 84 3 05 11 43 1 4 8 19 12 83 3 03 18 4 4 8 18 584 305 1143 1 4 8 19 1285 3 03 184 2 1 4 8 46 8 08 2 98 136 TIN OVER 1 27um MIN NICKEL IS PROVIDED INSTEAD OF TIN LEAD PLATING 1 0 76um GOLD GXT ON CONTACT AREA NOTES 4 3 81um TIN LEAD ON CONTACT AREA AND ON TAIL Slim TN LEAD ON TAL es 14 47 1 4 8 6 75 4 05 13 34 2 4 PINS A USED FOR RETENTION 00 EC SUD RUE
3. 3 LEADS BE COPLANAR WITHIN 0 10mm 004 PROPRIETARY INFORMATION 4 CONTROLLING DIMENSION MILLIMETERS MILE 5 MEETS JEDEC 013 PACKAGE OUTLINE 300 SOIC 6 N NUMBER OF PINS APPROVAL DOCUMENT CONTROL NO REV 1 200 AVLAZCLA 25 89cXVW Z9cXVMW Pr9cXVW Ee9c KSM MAX263 MAX264 MAX267 MAX268 Pin Programmable Universal and Bandwidth Filters Package Information continued The package drawing s in this data sheet may not reflect the most current specifications For the latest package outline information go to www maxim ic com packages INCHES MILLIMETERS N DIM MIN MAX MIN MAX H H H B H i A 0 093 0 104 2 35 2 65 1 0 004 0 012 0 10 0 30 0 014 0 019 0 35 0 49 0 009 0 013 0 23 0 32 0 050 1 27 0 291 0 299 7 40 7 60 H L SOICW EPS 0 394 0 419 10 00 10 65 0 016 0 050 0 40 1 27 VARIATIONS INCHES MILLIMETERS TOP VIEW MIN MAX MIN MAX 5013 D 0 398 0 413 10 10 10 50 16 AA D 0 447 0 463 11 35 11 75 18 AB D 0 496 0 512 12 60 13 00 20 D D osos 0 614 1520 1560 24 AD 0 697 0 713 17 70 18 10 28 AE Je ts T 3 FRONT VIEW SIDE VIEW NOTES 1 D amp E DO NOT INCLUDE MOLD FLASH 2 MOLD FLASH OR PROTRUSIONS NOT TO EXCEED 0 15mm 006 3 LEADS TO BE COPLANAR WITHIN 0 10mm 004 4 CONT
4. 17 00 2 Fl oL E l MOLEX LOGO 42 50 Gu 3 P PART NUMBER LEGEND JH Rev D 2004 06 28 14 86 67068 e QUALITY GENERAL TOLERANCES DIMENSION STYLE SCALE DESIGN UNITS c THIRD ANGLE SYMBOLS UNLESS SPECIFIED MM ONLY 4 1 METRIC PROJECTION O GOLD FLASH INCH DRAWN BY DATE TITLE DES mm USB B TYPE CONNECTOR See BERCK vente 0 76 MICROMETER 30 lt 0 LPLACESE It DAVID HU 2004 11 05 9 WHITE HOUSING USB E aa E CHECKED BY DATE INK TYPE BOARD LOCK MICROINCH GOLD WAS a 3 PLACES ES 2 5 0 2 PLACES 0 25 2004 11 05 LEAD FREE O TRAY PACKAGING LPLACE 20 25 E ME goe MOLEX INCORPORATED A KINK TYPE BOARD LOCK 205 ANGULAR 3 A TUBE PACKAGING c MATERIAL NO DOCUMENT NO SHEET NO m EE o DRAFT WHERE APPLICABLE SEE NOTES SD 67068 003 10F 4 IO tos vii PERSONS SIZE THIS DRAWING CONTAINS INFORMATION THAT IS PROPRIETARY TO MOLEX A t A SIINCORPORATED AND SHOULD NOT BE USED WITHOUT WRITTEN PERMISSION tb frame AS PAM T 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Jack 3 5mm est reo Lumberg KLBR 4 lumberg 2 Leiterplattenlayout von L tseite gesehen printed cir
5. OF RETENTION SHOWN BY ARROWS TIN OVER 1 27um MIN NICKEL IS EE IN A EACH END OF HEADER PROVIDED INSTEAD OF TIN LEAD PLATING RETENTION OPTION 0 76um GOLD GXT ON CONTACT AREA 3 81um TIN LEAD ON TAIL 3 8lum TIN LEAD ON CONTACT AREA AND ON TAIL 0 38um GOLD GXT ON CONTACT AREA 3 81um TIN LEAD ON TAIL 29 MIN UP TO 3 5 FCiconnect com WHEN LF IS REQUIRED 2um MATTE TIN OVER 1 27um MIN NICKEL 15 PROVIDED INSTEAD OF TIN LEAD product family UNSHR HEADER STR DR Copyright FCI L i PDM Rev BF srarusReleased Printed Sep 01 2009 Jumpers AKSCT Z BLACK pt 4 98 1 DX AX XN lt Material Insulation Glass Filled PBT UL94V 0 Contact Phosphor Bronze Electrical Current Rating 3 0A Max Contact Resistance 30MQ Max Insulation Resistance 1 000 0 Min Dielectric Voltage 500V 1 Operating and Storage Temperature 40 C 105 C ITEM NO AKSCT Z BLK R TITLE Compliant Mini Jumper Closed Housing type 2 54MM pitch Tinned contact plating Contact Point Unit MM 0 25MM ASSMANN Electronics Inc 1840 W Drake Drive Suite 101 Tempe AZ 85283 Toll Free 1 877 277 6266 e Email info usa assmann com THIS DRAWING IS UNPUBLISHED Copyright 2011 by Assmann
6. HP Medido FO MIN HP Teorico FO MIN HP Medido FO MAX Teorico FO MAX Amplitude dB 10 Frequ ncia kHz Figura 8 9 Filtro Passa Alto para Q 4 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Ganho Fase Filtro HP 4 ordem Q 4 gt Medido FO MIN HP Teorico FO MIN HP Medido FO MAX HP Teorico FO OTT AVE aan dad Janacaracaconcanipacconaneconaso d h 10 Frequ ncia kHz Figura 8 10 Filtro Passa Alto para Q 4 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Fase 54 Amplitude dB Fase Ganho Filtro BP 4 ordem Q 0 504 Medido FO MIN BP Teorico FO MIN BP Medido FO BP Teorico FO Frequ ncia kHz Figura 8 11 Filtro Passa Banda para Q 0 504 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Ganho Fase Filtro BP 4 ordem Q 0 504 gt BP Medido FO MIN BP Teorico FO MIN BP Medido FO BP Teorico FO 10 Frequ ncia kHz Figura 8 12 Filtro Passa Banda para Q 0 504 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Fase 55 Ganho Filtro BP 4 ordem Q 4 T BP Medido FO MIN BP Teorico FO MIN Medido FO BP Teorico FO MAX Amplitude dB 10 Frequ ncia kHz Figura 8 13 Filtro Passa Banda para Q 4 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Ganho Fase Filt
7. 2 5MHz L Figure 19 4th Order 50kHz Chebyshev Bandpass Using Muitiple Feedback Other clock rates and fc x fo ratios can be chosen to implement the same filter but larger ratios provide performance closer to the ideal Capacitor may be needed to prevent response peaking at the passband edge In this example C 2 5pF Multiple feedback can also be extended to 8th order designs while still using one clock by adding a second MAX268 and 2 additional feedback resistors These can also be calculated with the design program BP Note that for filter order above 4 the feedback signal from odd filter sections is inverted before it is summed see Figure 13 20 VLA Ai ckt E MAX268 gy OSC OUT CLKg Q6 Q5 Q4 Q2 Q1 00 yt Figure 20 4th Order 50kHz Chebyshev Bandpass Using No External Resistors 4th Order Band No Multiple Feedback MAX268 Without multiple feedback the previous example can be implemented with no external components how ever separate clocks are required for CLK and CLK Figure 20 The target specifications are the same as before The realized parameters are now CLK 1 89MHz CLK 2 5MHz Center frequency 50kHz Pass bandwidth 10kHz Programmed k fp ratio 43 98 1 Programmed 8 5 4 27 N 113 desired Q 4 215 Actual Q with error correction 4 2 With the chosen fc ratio a crystal Me be used at C
8. 70 000 MHz 5 nS 70 000 100 000 MHz 4nS Output Voltage 1 000 25 000 MHz VoL 0 4V 25 000 100 000 MHz 0 5V 1 000 100 000 MHz Von 2 4V Min Output Current IoL 20mA Min Ion 1 0mA Min Output Load 10TTL Start up Time Ts 1 000 3 500 MHz 20mS 3 500 4 000 MHz 35mS 4 000 6 000 MHz 30mS 6 000 20 000 MHz 20mS 20 000 100 000 MHz 15mS Inclusive of 25 C tolerance operating temperature range input voltage change load change aging shock and vibration All specifications subject to change without notice Rev 6 1 04 ORME AB Learn more about Part Marking Identification Mechanical Specification Internet required 20 8 Max 14 8 13 2 Max 1 7 Comer Denotes Pin 1 0 90 00 45 0 08 Insulated Stand ofts O O 7 62 0 127 15 24 0 127 Pin Connections 8 Output 14 5Vdc 1 N C 7 GND Case All dimensions are in millimeters FOX Eledrorics 5570 Enterprise Parkway Fort Myers Florida 33905 USA 1 239 693 0099 FAX 1 239 693 1554 http www foxonline com 2004 FOX ELECTRONICS Bobina B82144A2472K Chokes and inductors For high frequency and EMC RF chokes LBC series axial Series Type B82144A Date November 2005 EPCOS AG 2005 Reproduction publication and dissemination of this publication and the infor mation contained therein without EPCOS prior express consent is prohibited
9. INCHES MILLIMETERS 00 150 3 1 MAX MIN 1 270 31 24 eA 1 470 36 32 eB D 2025 2075 5144 52 71 40 AC FRONT VIEW SIDE VIEW NOTES 1 D amp E DO NOT INCLUDE MOLD FLASH gt 2 MOLD FLASH OR PROTRUSIONS TO EXCEED 0 15mm 006 DDALLAS al 3 CONTROLLING DIMENSION MILLIMETERS PROPRIETARY INFORMATION 4 MEETS JEDEC 011 TITLE 5 N NUMBER OF PINS PACKAGE OUTLINE 600 PDIP APPROVAL DOCUMENT CONTROL NO REV 1 21 0044 BIA 24 MAKLM Pin Programmable Universal and Bandwidth Filters Package Information continued The package drawing s in this data sheet may not reflect the most current specifications For the latest package outline information go to www maxim ic com packages a INCHES MILLIMETERS 5 N o a E H H H 0 093 0 104 2 35 2 65 0 004 0 012 0 10 0 30 0 014 0 019 0 35 0 49 0 009 0 013 0 23 0 32 H e 0 050 1 27 E 0 291 0 299 7 40 7 60 H 0 394 0 419 10 00 10 65 L 0 016 0 050 0 40 1 27 VARIATIONS 0 398 0 413 10 10 10 50 16 0 447 0 463 11 35 11 75 n AB 0 496 0 512 12 60 13 00 AC Po pose os 1620 1580 Mp Emend hy TOP VIEW jek a d SEH FRONT VIEW SIDE VIEW NOTES 1 D amp E DO NOT INCLUDE MOLD FLASH 2 MOLD FLASH OR PROTRUSIONS NOT TO EXCEED 0 15mm 006 IDDALLAS
10. conforme a figura l Figura 3 22 do Switch Capacitor Supondo que os n s 1 e 2 s o fontes de tens o com imped ncia desprez vel quando o comutador conecta se ao n 1 o condensador carrega com a tens o V1 de forma quase instant nea De seguida ao retornar o comutador para a posi o 2 supondo que a tens o V2 inferior a V1 produz se uma descarga do condensador para V2 Em cada ciclo de comuta o transferida uma quantidade de carga QO cujo valor Qo C AV V Se o comutador operar a uma frequ ncia de rel gio fs a quantidade de carga que se transfere em cada ciclo corresponde ao fluxo de corrente equivalente o valor Qo fs C AV fs C fs V V5 Como se deduz de esta equa o a quantidade de carga transferida por unidade de tempo ser proporcional ao tamanho do condensador e frequ ncia de comuta o 19 Das express es anteriores podemos definir uma resist ncia equivalente a este conjunto de condensador comutados cujo valor V1 V2 1 kus ct Ieq C1 fs Esta resist ncia equivalente pode se utilizar para substituir uma resist ncia convencional sempre que a frequ ncia de amostragem seja muito maior que a frequ ncia m xima do sinal Estes filtros s o especialmente atrativos para utiliza o de tecnologia VLSI integra o em escala muito grande circuitos baseados em trans stores e em circuitos integrados onde os
11. 2nd band 3rd band 4th band 15 digit 2nd digit multiplier tolerance Colorless 20 96 M Silver x10 uH 0 01 wH 10 Gold x 101 uH 0 1 5 J Black 0 x 100 uH 1 Brown 1 1 x 10 uH 10 Red 2 2 x102uH 100 2 G Orange 3 3 x103uH 1000 pH Yellow 4 4 x 104 10000 uH Green 5 5 x105 uH 2100000 uH Special designs Blue 6 6 manufactured to customer specifica Violet 7 7 tions identified Grey 8 8 by a white tolerance band White 9 9 Examples 15 band 219 band 34 band 4th band Decoding Yellow Violet Gold Silver 4 7 x 1096 47x O1pH 410 4 74H 10 Brown Green Red Gold 1 5 x100 pH 5 215x100 uH 5 1500 pH 5 Please read the Important notes at the end of this document 11 05 RF chokes B82144A LBC series Packing Reel packing 030 5 0 15 0360 1 08241 090 Axial n n mm 72 1 Label Etikett INDO452 V w mm 84 max Ammo packing H Axial 265 max 75 E H mm 125 max B SSB1858 W Packing units Reel packing Ammo pack pcs reel pcs pack Axial 1500 1250 Please read the Important notes at the end of this document 11 05 A E se ses EPCOS Important notes The following applies to all products named in this publication 1 Som
12. DN 5V Figure 14 Power Supply and Input Connections for Single Supply Operation MAKI 17 892XVW 49cXVMW P9cXVW 9c XVIW MAX263 MAX264 MAX267 MAX268 Pin Programmable Universal and Bandpass Filters o 1V DIV ov B 5mV DIV ov C 5mV DIV 0v 148 DIV TRACE B TRACE C B T T C 1000pF TRACE A 500kHz TTL 8 MAX263 1 Figure 15 263 Bandpass Output Clock Noise Clock Feedthrough and Noise Typical wideband noise for MAX26X series devices is 0 5mVop from DC to 100kHz The noise is virtually independent of clock frequency In multistage filters the section with the highest Q should be placed first for lower output noise The output waveform of the MAX26X series and other switched capacitor filters appears as a sampled signal with stepping or staircasing of the output waveform occurring at the internal sample rate fc 4 2 This stepping if objectionable can be removed by adding a single pole RC filter With no input signal clock related feedthrough is approximately 8mV This can also be attenuated with an RC smoothing filter as shown with the MAX263 in Figure 15 Input Impedance The filter input model is shown in Figure 16 Input capacitor C4 is shunted by Cg which is switched at one half the input clock frequency Fc 4 2 The input impedance is described by 2 x fc There is also a fixed stray capacitance of about 5pF to gr
13. Output Offset Voltage Ta Twin 10 4 Note 3 Mode 1 MAX263 67A 0 05 0 20 BP Output MAX263 67B 0 05 0 30 MAX264 68A 0 05 0 20 MAX264 68B 0 05 0 30 Mode 1 MAX263A 0 40 1 00 LPN Outputs MAX263B 0 80 1 60 MAX264A 0 40 1 20 MAX264B 0 80 1 60 v Mode 3 MAX263A 010 0 20 BP HP Outputs MAX263B 0 10 0 30 MAX264A 0 10 0 20 MAX264B 0 10 0 30 Mode 3 MAX263A 0 50 1 10 LP Output MAX263B 0 90 1 60 MAX264A 0 50 1 30 MAX264B 0 90 1 60 Offset Voltage Temperature fc 100 53 4 Clock Feedthrough 4 mV Crosstalk 70 dB Wideband Noise Note 4 Q 1 2nd Order LP BP See Typ Oper Char 4th Order LP 90 aus 4th Order BP 100 RE rat MAXIM Pin Programmable Universal and Bandpass Filters ELECTRICAL CHARACTERISTICS Continued V 5V V 5V CLK CLKg 5V 1 5MHz 4 197 92 for MAX263 67 and 138 23 for MAX264 68 Filter Mode 1 1 and 0 V on F and Q inputs T 25 C unless otherwise noted PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS Harmonic Distortion at 1 4 Vin 15Vpp 8 O B Supply Voltage Range Tyax 2 37 5 6 3 V Power Supply Current Tumax MAX263 67 mA Note 5 MAX264 68 Shutdown Supply Current Q0 Q6 O mA Note 5 f Q Programming Inputs Ta tO Trax FO F4 00 06 High Threshold V 0 5 V Low Threshold 0 5 Clock
14. at 0 The quality factor of the complex pole pair Also the ratio of fp to 3dB bandwidth of the second order bandpass response LOWPASS See Bandpass text Figure 10 too S w Q wo Lowpass output gain at DC fo wg 2m HIGHPASS Figure 11 Mode 3 is the only mode with a highpass output It will work for all pole filter types such as Butterworth Bessel and Chebyshev Use mode 3A for filters em ploying both poles and zeros such as elliptics E s G s 52 s w 0 w Highpass output gain as f approaches 4 wy2m G s G s Hop BANDPASS OUTPUT Hosp 0 707 Hosp GAIN V V Je fL fo fH f LOG SCALE _fo ne q to 1 fL fo 1 be Figure 9 Second Order Bandpass Characteristics 13 89cXVW 49cXVW P9cXVW eE9c XVM MAX263 MAX264 MAX267 MAX268 Pin Programmable Universal and Bandpass Filters LOWPASS OUTPUT Hop Hore 0 707 GAIN V V fp fc f LOG SCALE EN 04 1 1 Hotp 1 4 a 7407 Figure 10 Second Order Lowpass Characteristics HIGHPASS OUTPUT GAIN V V LOG SCALE Figure 11 Second Order Highpass Characteristics NOTCH Figure 12 Mode 3A is recommended for multi pole notch filters In 2nd order filters Mode 1 can also be used The advantages of Mode 1 are
15. frequ ncias acima da frequ ncia de corte fc Na realidade a fun o caracter stica real est representada na seguinte figura onde se pode observar a diferen a entre o filtro real e o filtro ideal comprovando como o filtro real n o trabalha de forma ideal mas sim de uma forma em que vai eliminando a partir da frequ ncia de corte o sinal progressivamente at chegar a valores m nimos Na pr tica os filtros passa baixo est o longe deste conceito ideal podendo levar a diversas formas de implementa o o que leva a resultados diversos de acordo o necess rio Ganho dB Filtro Real Filtro Ideal Frequ ncia Hz Figura 3 6 Filtro Passa Baixo Real e filtro Passa Baixo Ideal Filtro Passa Alto Um filtro passa alto contr rio do filtro passa baixo um filtro que permite a passagem de frequ ncias superiores com facilidade por m atenua a amplitude das frequ ncias abaixo deste valor A capacidade de atenua o para cada frequ ncia varia de filtro para filtro Resumindo um filtro passa alto possui um princ pio de funcionamento completamente oposto ao do filtro passa baixo Este pode ser utilizado para bloquear as baixas frequ ncias que n o s o desejadas de um sinal complexo enquanto permite a passagem das altas frequ ncias As frequ ncias s o consideradas altas ou baixas quando est o acima ou abaixo de uma dada frequ ncia de corte respetivamente O filtro passa alto ao contr rio do passa baixo t
16. nestes casos o valor do condensador C1 extremamente pequeno para valores de resist ncia razo veis A seguir mostra se uns exemplos de topologias MFB e Sallen Key 17 V In 1 Figura 3 20 Topologia Ganho a unidade Figura 3 21 Topologia Sallen Key Ganho G 1 R2 R3 18 Outra t cnica bastante importante na implementa o de filtros recorrendo utiliza o dos condensadores comutados Switched Capacitor ou SC Os condensadores comutados s o elementos de circuitos eletr nicos usados na transforma o de um sinal de tempo cont nuo em discreto Funciona por movimento de carga e descarga de condensadores conforme os interruptores s o abertos e fechados Filtros implementados com estes elementos dependem apenas das rela es entre capacit ncias e a frequ ncia de oscila o dos interruptores isto torna os muito mais adequado para uso em circuitos integrados onde as resist ncias de precis o e os condensadores necess rios encarecem o sistema Na ltima d cada os filtros ativos com resist ncias e condensadores foram substitu dos por este tipo especial de filtros Estes tipos de filtro s o muito sofisticados e precisos e podem ser fabricados circuitos anal gicos sem o uso de resist ncias 2 A caracteristica fundamental de este tipo de circuitos 6 uso de condensadores comutadores anal gicos MOSFET operados periodicamente para simular o comportamento de resist ncias
17. 6 3 Min 2 37 8 Min 32 37 5 6 3 Power Supply Current 14 mA Max 20mA Min 3mA Typ5mA 8mA Typ 14mA Max 20mA Clock Inputs High Min 24V Low Max 08V Clock Fre quency 40 Hz 4MHz Max 1 5 MHz 40 Hz 4MHz Filter Type LP HP BP N LP HP BP N LP BP N Operation Modes 4 5 1 Pin Type DIP DIP DIP Max Order 4 4 4 Accuracy erro 2 Temperature Range 0 C to 70 C 40 C to 85 C 0 C to 70 C Tabela 4 1 Caracter sticas principais dos tipos de filtros Uma vez que o filtro MAX 263 satisfaz todos os requisitos iniciais escolhemos este circuito integrado para a implementa o do sistema 24 5 Circuito Integrado de suporte ao Sistema Uma vez escolhido e apresentado o filtro MAX 263 anexo Datasheet observamos as caracteristicas deste de modo a projetar o circuito final de acordo com os requisitos iniciais 5 1 Digrama de blocos Circuito de suporte Filtro Figura 5 1 Diagrama de Bloco principal O diagrama de bloco principal do projeto centra se num circuito eletr nico universal de suporte a implementa o de filtros anal gicos na banda de udio onde temos uma entrada e uma sa da Na entrada introduziremos uma onda de udio que percorre o filtro e a sa da tem de se obter essa mesma onda de udio filtrada de um modo desejado 5 2 Diagrama de bloco do filtro MAX 263 A configura o dos blocos do filtro apresenta se no seguinte gr fico 25
18. C max Storage 40 to 105 C Humidity non condensing 95 rel H max Reliability calculated MTBF MII HDBK217F O 25 C ground benign gt 2 000 000 h Isolation voltage input output 17000 VDC Isolation capacity input output 60 pF typ Isolation resistance input output 1 000 Mohm Switching frequency 100 kHz typ frequency modulation Frequency change over line and load 30 max All specifications valid at nominal input voltage full load and 25 C after warm up time unless otherwise stated hHp www tracopower com Page 2 of 3 TRACO POWER DC DC Converters TMA Series 1 Watt Physical Specifications Casing material non conductive black plastic UL 94V O rated 2 1 0 07 oz 2 6 g 0 09 oz Single output models Package weight Dual output models Soldering temperature max 265 C 10 sec Outline Dimensions mm inches Pin Single Dual 9 e 1 Vin Vin Vcc i 2 Vin GND Vin GND mn 4 Vout Vout 0 5 A 5 No pin Common sd CH SS oy 6 Vout Vout E 254 5 08 2 54 2 54 0 5 0 02 so 0 1 0 2 0 1 0 1 Le 19 5 077 q 5 dE d o R s Sy 6 5 Fee 2 48 Tolerances 0 25 0 01 pins 0 05 0 002 Specifications can be changed any time without notice TRACO ELECTRONICAG Jenatschstrasse 1 CH 8002 Zurich Switzerland Tel
19. RF chokes B82144A LBC series LBC choke Large Bobbin Core Rated current 20 to 2200 mA Rated inductance 1 to 100000 uH Construction Large ferrite drum core m Winding enamel copper wire m Flame retardant lacquer coating Features Very wide inductance range High rated current m RoHS compatible see page 6 Applications RF blocking and filtering Decoupling and interference suppression For telecommunications 12 or 16 kHz blocking filter automotive electronics energy saving lamps entertainment electronics Terminals m Central axial leads lead free tinned Marking Inductance indicated by color bands to IEC 60062 Delivery mode Taped Ammo and reel packing packing see page 8 Dimensional drawing 65 1 pt 53 pat 12 max EE IEC 60294 gt a E 2 lt E Ck min 14 8 max lacquered lackiert IND0431 4 Minimum lead spacing 15 mm Approx weight 1 1 g Please read the mportant notes at the end of this document E 11 05 E ses EPCOS LBC series Characteristics and ordering codes For further technical data see page 6 La Toler fo IR Rmax min Ordering code uH ance MHz mA Q MHz reel packing 2 1 0 10 40 7 96 2200 0 08 200 B82144A2102K000 1 5 5K 40 7 96 2100 0 09 190 B82144A2152K000 2 2 40 7 96 1900 0 11 140 B
20. dos externos e poeiras Para al m de proteger permite ocultar o tipo de filtro escolhido para poss veis estudos de filtros sinais Este projeto fornece uma simplicidade e facilidade no estudo de processamento de sinal atrav s da utiliza o do circuito criado para o estudo dos diferentes tipos de filtros que existem com uma grande gama de configura es e caracter sticas poss veis num nico dispositivo Finalmente como contribui o pessoal este projeto ajudou me a compreender e melhorar os meus conhecimentos no tratamento de sinais tipos de filtros e implementa o de circuitos impressos e conhecimentos em eletr nica em geral junto com o conhecimento na elabora o de projetos para o meu futuro profissional e inclus o no mundo laboral 63 11 Bibliografia 1 Arthur B Williams Alexis M ndez Chamorro AMPLIFICADORES OPERACIONALES Teoria y sus Aplicaciones 2 Wikip dia Website http sr wikipedia org wiki Batervortov_filter 3 Electr nica Unicrom Filtros el ctricos electr nicos concepto tipos caracter sticas http www unicrom com tut filtros asp 4 Web Site http es wikipedia org wiki Filtro de Butterworth 5 Web Site http www linear com product LTC 1060 6 Web Site http www maxim ic com datasheet index mvp id 1186 7 Isabel Isaac Eleuterio QU ES EL USB http isabel isaac eleuterio wikispaces com 64 12 Anexos 12
21. majority of cases the errors are not significant i e less than 196 and correction is not needed However the MAX264 68 does employ a lower range of fc ratios than the MAX263 67 and is more prone to sampling errors as the tables show Maxim s filter design software applies the previous cor rections automatically as a function of desired fci and Q Therefore Figure 17 should NOT be used when Maxim s software determines fy and Q This results in overcompensation of the sampling errors since the cor rection factors are then counted twice The data plotted in Figure 17 applies for Modes 1 and 3 When using Figure 17 for Mode 4 the fo error obtained from the graph should be multiplied by 1 5 and the Q error should be multiplied by 3 0 In Mode 2 the value of should be multiplied by V2 and the programmed Q should be divided by V2 before using the graphs MAXIM fo ERROR vs fc fy RATIO ig error is plotted for Modes 1 and 3 MODE 2 Multiply fc elle by divide Q by 2 before using graph MODE 4 Multiply t error by 1 5 a x e RATIO ERROR vs fc x fo RATIO Q error is plotted for Modes 1 and 3 MODE 2 Multiply vii by 2and divide Q by v before using graph MORE 4 Multiply Q error by 3 0 g x i o 40 60 80 100 120 140 160 180 200 RATIO e Figure
22. ncia onde se situa um pico na resposta em amplitude Q elevados Fator de qualidade Q Especifica a efici ncia do filtro ou seja a idealidade da sua resposta a rela o entre a frequ ncia de corte e a largura de banda O fator de qualidade Q serve para ver o qu o seletivo um dado filtro Um filtro com menor largura de banda maior Q ser melhor que outro com menos largura de banda menor Q Figura 3 15 Filtros A e B com diferentes fatores de qualidade 3 14 Na figura 3 15 est apresentado um exemplo onde podemos observar dois gr ficos A e B O gr fico A mostra uma frequ ncia central fp e uma largura de banda de f a fo O gr fico B apresenta a frequ ncia central fp e uma largura de banda que vai de f at f4 As frequ ncias f e no gr fico A e as f4 para B representam as frequ ncias de corte dos dois filtros O gr fico B mostra um filtro de maior seletividade j que as frequ ncias de corte est o mais perto da frequ ncia central logo a largura de banda do filtro B menor Pelo contr rio no gr fico A podemos ver um filtro de menor seletividade pois as frequ ncias est o mais afastadas da frequ ncia central logo a sua largura de banda maior Para determinar o fator de qualidade de um filtro utilizamos Q fo Largura de banda onde para o caso do gr fico A a largura de banda ser f f e para o caso B f Desta forma pode se afirma
23. tive pole and zero locations are fixed Higher order notch filters require more latitude in fo and fn which is why they are more easily implemented with Mode 3A 11 892XVW 492XVMW r9cXVMW E9c XVIN MAX263 MAX264 MAX267 MAX268 Pin Programmable Universal and Bandpass Filters Table 4 Filter Modes for Second Order Functions MAX263 264 MAX267 268 MODE 1 BP only FILTER FUNCTIONS o T LP LP LP HP LP HP SEE TABLE 2 SEE TABLE 3 1 0 t fou OTHER mm 1 1 0 5 1 2 1 Re Ze 1 L al Hoap 1 t fo Qz Q Notes f Center Frequency fp Notch Frequency Lowpass Gain at DC Hosp Bandpass Gain at f Highpass Gain as f approaches y 4 Mode 1 along with Mode 4 supports the highest clock frequencies see Table 1 because the input summing amplifier is outside the filter s resonant loop Figure 4 The gain of the lowpass and notch outputs is 1 while the bandpass gain at the center frequency is Q For bandpass gains other than Q the filter input or output can be scaled by a resistive divider or op amp In multiple feedback filters the gain is set by the feedback resistors SCN SWITCHED CAPACITOR NETWORK La Figure 4 Filter Mode 1 Second Order Bandpass Lowp ss and Notch MODE 2 Figure 5 is use
24. 1 Planos 12 2 Datasheets 65 PLANOS AUDIO OUTPUT USBMolex 1 D Vec USB 5V D Gnd TONE TOS Wi Jumper AUDIO INPUT t USB 5V st 82 ISW DIPS SW DIPS JACK INPUTI AUDIO INPUT AUDIO OUTPUT Firma Data Nombre SES ISPV ESCOLA Desenhado 18 06 2012 David Bl Rued Desenhado SUPERIOR DE TECNOLOGIA Comprovado Daniel Albuquerque VISEU es Escala A enologia y FILTRO UNIVERSAL AUDIO Plano Esquema Conexoes 1 1 18 06 2012 David Blasco Rueda Ee Daniel Albuquerque FILTRO UNIVERSAL AUDIO Plano Top Layer 9 00 00 00 ISPV ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA VISEU Plano n 2 N Alumno Curso Projeto C Firma Data Mombre ISPV ESCOLA Desenhado acute SUPERIOR DE TECNOLOGIA ED Daniel Albuquerque VISEU 3 Plano n e CH is FILTRO UNIVERSAL AUDIO gt Plano Bottom Layer Escol e Escola Sy N Alumno Curso P rojeto JACK INPUT1
25. 1 1 0 0 0 2 06 2 92 97 1 1 0 0 0 0 1 4 27 6 03 113 1 1 1 0 0 0 1 2 18 3 02 98 1 1 0 0 0 1 0 4 57 6 46 114 1 1 1 0 0 1 0 2 21 3 12 9 1 1 00 O 1 1 4 92 6 96 115 1 1 1 0 01 1 2 29 3 23 10 1 1 0 0 1 0 0 5 33 7 54 116 1 1 1 0 1 6 O 2 37 3 35 101 1 1 0 0 1 0 1 82 8 23 Ho TP o Or 4 2 46 3 48 102 1 1 0 O 1 1 0 6 40 9 05 118 1 1 1 0 1 1 0 2 56 3 62 103 1 1 0 0 1 1 1 7 11 10 1 119 1 1 1 011 4 2 67 3 77 104 1 1 0 1 0 0 0 8 00 11 3 120 1 1 1 1 0 0 2 78 3 96 105 1 1 0 1 0 0 1 9 14 129 121 1 2 91 4 11 106 1 1 0 1 0 1 0 10 7 151 122 1 1 1 1 0 1 0 3 05 4 31 107 1 1 O0 1 01 1 12 8 18 1 123 E t T 0 T 1 3 20 4 53 108 1 1 0 1 1 0 0 16 0 22 6 124 1 1 1 1 1 0 0 3 37 4 76 109 1 1 90 1 1 0 1 21 3 30 2 125 1 1 1 1 1 0 1 3 56 5 03 110 1 1 0 1 1 1 0 320 45 3 126 1 1 1 1 1 1 0 3 76 5 32 din 1101 11 1 640 90 5 127 1 1 1 1 14d 1 Notes 5 In Modes 1 3 and 4 Q 64 128 N 6 In Mode 2 the listed Q values are those of Mode 1 multiplied by V2 Then Q 90 51 128 N Shutdown Mode FILTER B FILTER A CRYSTAL FILTER A FILTER B EXTERNAL CLOCK IN ANY DUTY CYCLE Figure 3 Clock Input Connections Oscillator and Clock Inputs The clock circuitry of the MAX263 64 67 68 can operate with a crystal or an external clock generator as shown in Figure 3 The duty cycle of the clock at CLK and CLKg is unimportant because the input is internally divided by two to
26. 390 1 0015 10 38 D10 735 0 765 A2 0 125 10 175 3 18 4 45 D 10 745 0 765 18 92 A3 0055 10 080 1 40 2 03 D 10 885 10 915 10 015 0 022 0 381 0 56 D 1015 1045 29 7 8 26 94 20 1 10 045 10 065 1 4 165 1114 1 265 28 96 3213 24 10 008 10 014 0 2 0 3551 11 360 11 380 134 54 35 05 28 1 10 005 10 080 10 13 2 03 10 300 10 325 17 62 8 26 NOTES 110 240 0 310 610 7 87 3 MOLD FLASH OR PROTRUSIONS NOT e 0100 BSC 2 54 BSC EXCEED A n 0069 eAl 0 300 BSC 7 62 BSC 4 MEETS SEDEC MSOQI XX AS SHOWN 0 400 BSC 1016 BSC 5 SIMEIAR TU OE DEE 058 L 0 115 0 150 12 921 3 81 6 N NUMBER DF PINS ZAZZI PACKAGE FAMILY OUTLINE PDIP a i 21 0043 D hl d Slab 23 SI9CXVIN ZLICXVIN PICXVN EDEXVIN MAX263 MAX264 MAX267 MAX268 Pin Programmable Universal and Bandwidth Filters Package Information continued The package drawing s in this data sheet may not reflect the most current specifications For the latest package outline information go to www maxim ic com packages N 5 D1 ME INCHES MILLIMETERS a MIN MIN MAX E 5 08 0 39 318 4 45 1 40 2 03 0 41 0 51 114 1 65 EE 0 21 0 30 0 13 0 22 TOP VIEW 15 24 15 87 13 34 14 61 2 54 BSC 15 24 BSC 17 78 L 0 120 0 150 3 05 3 81 E1 E A2 VARIATIONS
27. 41 43 311 45 11 Fax 41 43 311 45 45 info traco ch gt www tracopower com Page 3 of 3 Rel gio FOX F1100ELF 010 1MHz 68 5 0V TTL CLOCK OSCILLATOR FOX MODEL F1100E FEATURES 5 0V Operation TTL Output 14 Pin DIP SSFASTFOX e PART N UMBER SELECTION Learn More Internet Required Model Frequency Operating Frequency Numar Number Stability Temperature C Range MHz 049 Frequency xxxxx 1100 100PPM sTD 0 70 1 000 100 000 343 Frequency xxxxx 1100 100 40 85 1 000 100 000 060 Frequency xxxxx F1145E 50PPM 0 70 1 000 100 000 061 Frequency xxxxx 1145 50PPM 40 85 1 000 70 000 055 Frequency xxxxx F1144E 25 0 70 1 000 100 000 465 Frequency xxxxx F1144ER 25 40 85 1 000 70 000 e ELECTRICAL CHARACTERISTICS PARAMETERS MAX unless otherwise noted Frequency Range Fo 1 000 100 000 MHz Storage Temperature Range TsrG 55 125 C Supply Voltage VDD 5 0V 10 Input Current 1 000 8 000 MHz 15mA 8 000 24 000 MHz 30mA 24 000 70 000 MHz 70mA 70 000 100 000 MHz 80mA Output Symmetry 1 4V Level 1 000 8 000 MHz 45 55 8 000 100 000 MHz 40 60 Rise Time 0 5V 2 4V TR 1 000 25 000 MHz 10 nS 25 000 70 000 MHz 5 nS 70 000 100 000 MHz 4nS Fall Time 2 4 0 5 Tr 1 000 25 000 MHz 10 nS 25 000
28. 6241 418 16022 1 1 0 0 1 8841 733 1131 0 0 1 0 0 6121 45 16336 0 0 1 0 1 8602891 11624 1 0 1 0 0 6006 006 1665 1 0 1 0 1 8376612 11938 0 1 1 0 0 5894489 16965 0 1 1 O 1 8161933 12252 1 1 1 O 0 5787372 172 79 1 1 1 O 1 79579822 125 66 0 0 0 1 0 5684079 17593 0 0 0 1 1 7763372 128 81 1 0 0 1 0 5584408 179 07 1 0 O 1 1 7578628 13195 0 1 0 1 0 5488173 18221 0 1 0 1 1 740302 13508 1 1 0 1 O0 5395 198 185 35 1 1 0 1 1 723432 138 23 0 0 1 1 0 5305321 18849 0 0 1 1 1 7073637 14437 1 0 1 1 0 5218117 19164 1 0 1 1 1 6919936 14451 0 1 1 1 0 5133 997 19478 0 1 1 1 1 6772773 147 6 1 1 1 1 0 5052546 19792 1 1 1 1 1 Tabela 9 2 Logica binaria para os valores de frequ ncia central 0 Ap s a realiza o dos passos anteriores o filtro j est alimentado e pronto para ser usado da forma desejada 62 10 Conclusao Os objetivos do projeto de implementa o de um circuito eletr nico de suporte a implementa o de filtros anal gicos na banda do udio foram alcan ados na sua totalidade sendo compridos todos os requisitos preliminares atingindo desta forma todas as expectativas para as quais o projeto foi desenvolvido Para uma linha de desenvolvimento futura e como melhoria do projeto prop e se como uma amplia o um novo tipo de filtro a implementar o filtro rejeita banda para um completo estudo de todos os filtros poss veis junto tamb m com a fabrica o de uma caixa que seja capaz de isolar a placa PCB de poss veis ru
29. A resposta em amplitude e fase dos diversos tipos de filtros descreve a forma como filtro modifica a amplitude e fase de uma determinada componente de frequ ncia do sinal de entrada Banda de passagem banda de rejei o e banda de transi o A banda de passagem definida pela gama de frequ ncias que um filtro permite passar Em contraste a banda de rejei o definida pela gama de frequ ncias que s o atenuadas ou mesmo eliminadas Banda de transi o a zona entre a banda de passagem e a banda de rejei o Nas figuras 3 13 e 3 14 podemos observar as diferentes bandas para um filtro ideal e um filtro real Banda de Ganho dB Passagem Frequ ncias Frequ ncias Aceitadas Bloqueadas Y Frequ ncia Hz Banda de Rejei o Figura 3 13 Banda de passagem e banda de rejei o 13 Ganho dB Regi o Regi o Ganho Regi o Atenua o Constante Transi o Pendente Constante Frequ ncia Hz Banda de Passagem Banda de Rejei o gt fc Figura 3 14 Regides de sinal filtrado Frequ ncia de corte Fc a frequ ncia onde a resposta em amplitude do filtro 3 dB inferior A amplitude da banda de passagem e sendo assim separa a banda de passagem da banda de rejei o Frequ ncia Central Para os filtros com resposta de passa banda ou rejeita banda representa frequ ncia central enquanto para os filtros passa baixo e passa alto representa a frequ
30. Defini o de 5 ead ERR ias 5 3 2 Classifica o de cu d E a HO udi ee pen 5 3 5 Caracter sticas dos filtros ioi RH e dec tieng 13 3 425 Filtros de 2 ordei ec re a a OE te e 16 3 5 Circuitos de suporte a implementa o de filtros 17 4 5 REQUISItOs dO Profe ss ede e e ce prede e m st aleve eate eto 21 4 os Introdu o e ooo Mave eos e at aU PY A ORO GR SIRE ORE 21 4 2 An lise de poss veis circuitos isis ieis noiai i a a e ee i a eneit 22 42 12 Compatacao dos deed i ee erus 22 4 2 22 Escolha do Circulo isla eee e ee o os 24 5 Circuito Integrado de suporte ao Sistema 25 Digrama de blocos n e ee e Ce e deat e eee ice 25 5 2 Diagrama de bloco do filtro MAX Ji 25 5 3 Conexao da entrada salda isis det eee Se 27 25 4 s Alimentagdao i pce Lo ob REIS Ue o deo as 29 5 5 Modo de operacao e Reo oe S 31 5 6 Rel gio e c lculo de frequ ncia ii enne enne nen nennen nen 31 5 7 Sele o da frequ ncia de corte e fator de 37 5 0 Selec o do tipo de filtto sas css REPRE e eode ae eae s 38 V Pr jeto do eircuito em Protel us etin indian ERE eere einn 40 7 Implementacao da placa PCB wine ie eoe dde ede ied 41 Desenho EE 41 7 2 Produ
31. Inputs Ta Tun to CURE High Threshold 24 V Low Threshold 0 8 Input Leakage Current Ta Tan tO Trax CLK Vi or V 10 CLK V or V 6 60 uA MO 1 FO F4 00 06 V 0 5V or V 0 5V 20 200 MO M1 FO F4 00 06 V or V 5 INTERNAL AMPLIFIERS Output Signal Swing Ta Tmin Tmax 10 load 4 75 V Output Short Circuit Current Bodice E mA Power Supply Rejection Ratio OHz to 10kHz 70 dB Gain Bandwidth Product 2 5 MHz Slew Rate 6 V us ELECTRICAL CHARACTERISTICS for V 2 5V 5 V 2 37V 2 37V CLK CLK 2 5V 1MHz fork fp 197 92 for the MAX263 67 and 138 23 tor MAX264 68 Filter Mode 1 Ta 25 C unless otherwise noted PARAMETER fo Center Frequency Range CONDITIONS Maximum Clock Frequency Ratio Error Notes 1 7 Q Accuracy deviation from ideal continuous filter Notes 2 7 Q 8 MAX26XA MAX26XB Q 8 197 92 MAX263 67A MAX263 67B 138 23 MAX264 68A MAX264 68B Output Signal Swing All Outputs Power Supply Current Shutdown Current Note 1 fci k fo accuracy is tested at 197 92 on the MAX263 67 and at 138 23 on the MAX264 68 Note 2 Q accuracy tested at 8 32 and 64 Q of 32 and 64 tested at 1 2 stated clock frequency Note 3 The Offset Voltage is specified for the entire filter Offset is virtually independent of Q and ratio setting The test
32. MAX264ACPI MAX264BCPI 40 C to 85 C Plastic DIP 0 C to 70 C Wide SO 1 0 C to 70 C Wide SO 2 55 C to 125 C CERDIP 1 55 C to 125 C CERDIP 2 0 to 70 C Plastic DIP 1 0 C to 70 C Plastic DIP 2 Ordering Information continued at end of data sheet MAX263 264 packages are 28 pin 0 6 wide DIP and 28 pin 0 3 wide SO Small Outline MAX267 268 packages are 24 pin 0 3 narrow DIP and 24 pin 0 3 wide SO Small Outline Pin Configuration TOP VIEWS MAX267 MAX268 05 6 BANDPASS ONLY Maxim Integrated Products 1 For free samples amp the latest literature http Avww maxim ic com or phone 1 800 998 8800 For small orders phone 1 800 835 8769 89cXVW 492XVMW r9cXVW E92 KH 263 264 267 268 Pin Programmable Universal and Bandpass Filters ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS Total Supply Voltage V to V 15V Operating Temperature Input Voltage any pin V 0 3V to V 0 3V MAX26XXCXX 0 C to 70 C Input Current any 50mA MAX26XXEXX 40 C to 85 C Power Dissipation MAX26XXMXX 55 C to 125 Plastic DIP derate 8 33mW C above 70 C 660mW Storage Temperature 65 C to 160 C CERDIP derate 12 5mW C above 70 C 1000mW Lead Temperature Soldering 10 seco
33. ZVEI The trade names EPCOS CeraDiode CSSP PhaseCap PhaseMod SilverCap SIFI SIMID SIKOREL SIOV SIP5D SIP5K TOPcap UltraCap WindCap are trademarks registered or pending in Europe and in other countries Further information will be found on the Internet at www epcos com trademarks E 11 05 USB tipo B Molex 67068 7041 10 9 8 7 6 5 amp 3 2 1 NOTES 1 YOBO MATERIAL 20 92 0 08 HOUSING HIGH TEMP NYLON GLASS FIBER FILLED UL94V 0 COLOR BLACK TYP b POLYESTER GLASS FIBER FILLED UL94V 0 COLOR WHITE TERMINAL PHOSPHOR BRONZE METAL SHELL COPPER ALLOY TYP 2 PLATING 2 30 0 08 TERMINALS MOLEX ID OF MFG PLANT CODE 6102 1 O x y CONTACT AREA GOLD FLASH b GLOD Au THICKNESS 30 MICROINCH MINIMUM 70 76 MICROMETER MINIMUM SOLDER TAIL PURE TIN Sn THICKNESS Js MICROINCH MINIMUM SE 1 9 MICROMETER MINIMUM UNDER PLATE NICKEL Ni THICKNESS 50 MICROINCH MINIMUM 1 27 MICROMETER MINIMUM Y NY PURE TIN Sn THICKNESS 50 MICROINCH MINIMUM 1 27 MICROMETER MINIMUM L 4 UNDER PLATE NICKEL Ni THICKNESS 50 MICROINCH MINIMUM 2 FRONT EDGE OF CONNECTOR x 1 27 MICROMETER MINIMUM amp FRONT EDGE OF PCB NY DATUM AND BASIC DIMENSIONS ESTABLISHED BY CUSTOMER RECOMMENDED PCB THICKNESS 1 60 0 05 RECOMMENDED PCB LAYOUT 4 PRODUCT SPECIFICATION REFER TO PS 67998 0000
34. as frequ ncias altas E finalmente com um filtro passa banda que utiliza a combina o dos dois filtros passa baixo e passa alto para deixamos passar ao mesmo tempo umas frequ ncias abaixo de uma determinada frequ ncia de corte fc e frequ ncias acima de uma determinada frequ ncia fc onde ao final obtemos uma banda de passagem compreendida entre as frequ ncias de corte fc e fc Para conseguir este comportamento deve ser permitido selecionar entre os diferentes tipos de filtros mencionados Esta sele o ser feita atrav s de seletores ou conectores podendo mudar entre os tr s tipos diferentes passa baixo passa alto e passa banda No que diz respeito alimenta o do filtro esta dever ser feita atrav s de um cabo de liga o USB que fornece uma alimenta o de 5 V O conector na placa do filtro ser um USB do tipo B com medidas de 7 3mm x 8 5 mm como podemos observar na figura 4 1 7 3mm x 8 5mm Figura 4 1 Conex o USB do Tipo B Com os diferentes tipos de conversores de alimenta o USB que existem no mercado podemos alimentar o circuito de diferentes fontes e tipos de dispositivos USB ou seja atrav s das portas USB existentes nos computadores ou atrav s de transformadores com sa da USB vulgarmente usados nos telem veis hoje em dia Para al m do conector de alimenta o existir o dois conectores uma entrada de udio que permitir conectar a entrada do filtro e uma sa da de udio atrav
35. filtro pode trabalhar entre 3 2 KHz e 15 2 KHz como se pode verificar encontram se dentro da gama de valores do espectro aud vel 20 Hz 3 2 kHz 15 2 kHz 20 kHz Figura 5 14 Gr fico de frequ ncias aud veis e operativas do filtro 36 O rel gio para a montagem do circuito um rel gio de 1 MHz da marca FOX modelo F1100E Datasheet em anexo que opera a 5V de alimenta o 5 7 Sele o da frequ ncia de corte e fator de qualidade A sele o da frequ ncia de corte e do fator de qualidade feita recorrendo a l gica program vel A l gica program vel do filtro MAX 263 como observamos no datasheet anexo tanto para a sele o do modo de opera o como do fator de qualidade e de frequ ncia de corte atrav s de l gica bin ria Para trabalhar com a l gica bin ria escolhemos interruptores DIP switch Como as entradas digitais n o incluem resist ncias de Pull up ou Pull down estas ter o de ser acrescentadas ao circuito para o seu correto funcionamento Nestas conex es o modo de funcionamento vai ser o seguinte Para conseguir um 1 na l gica bin ria temos que ter seguindo o datasheet uma tens o superior 0 5V e para conseguir um 0 temos de ter uma tens o inferior a V 0 5V Com a utiliza o de resist ncias Pull up para a l gica binaria de 0 e 1 e conforme as caracter sticas do datasheet de tens o e corrente m xima calculamos o valor de esta resi
36. generate the sampling clock for each filter section It is important to note that this internal division also halves the sample rate when considering aliasing and other sampled system phenomenon AVLAZCLAVI The filter enters a shutdown mode when all Q inputs Q0 Q6 are tied low When shut down power sumption with 5V supplies typically drops to 25mW When reactivating the filter after shutdown allow 2ms to return to full operation Filter Operating Modes MAX263 264 Only The MAX263 264 s filter sections can be configured in four basic Modes as selected by inputs MO and M1 see Table 4 The MAX267 68 operates only in Mode 1 A fifth mode 3A uses an external op amp and resistors but is selected the same way and uses the same internal configuration as Mode 3 Figures 4 through 8 show symbolic representations of the MAX263 64 filter modes Only one second order section is shown in each case however the fp Q and Mode select inputs are common to both halves of the IC The fo fy notch Q and various output gains for each mode are shown in Table 4 Filter Mode Selection All operating modes listed in this section can be used with the MAX263 64 The MAX267 68 bandpass filter operates only in Mode 1 MODE 1 Figure 4 is useful when implementing all pole lowpass and bandpass filters such as Butterworth Chebyshev Bessel etc It can also be used for notch filters but only second order notches because the rela
37. m xima m nima para cada um deles j que estes testes multiplicam se para cada um dos tipos de filtros escolhidos passa baixo passa banda e passa alto Na sele o do fator de qualidade o valor m nimo conforme a tabela de sele o de dados ver tabela 9 1 no manual do utilizador o valor de Q 0 504 e para o m ximo valor de Q 64 mas para este ltimo valor e devido ao ganho do circuito do filtro as medi es no programa de medi o autom tica da resposta de filtros anal gicos n o se consegue representar corretamente os valores devido a satura o de mesmo assim selecionamos para o Q m ximo dentro de valores que o programa de medi o nos permite usar Q 4 Na sele o da frequ ncia central o valor m nimo conforme a tabela de sele o de dados ver tabela 9 2 no manual do utilizador 5052 5 para o m ximo f 9947 3 Para estes valores realizam se as medi es do filtro com o programa de medi o autom tica da resposta de filtros anal gicos na banda do udio para os tr s poss veis tipos de filtro passa baixo passa banda e passa alto obtendo se os seguintes gr ficos de resultados tanto para o ganho como para a fase 50 Fase 9 Amplitude dB Ganho Filtro LP 4 ordem Q 0 504 LP Medido FO MIN LP Teorico FO MIN LP Medido FO MAX LP Teorico FO Figura 8 3 Filtro Passa Baixo para Q 0 504 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 27
38. o com os valores te ricos 14 05 2012 20 05 2012 Elabora o do manual do utilizador 21 05 2012 03 06 2012 o ju o n e Elabora o do relat rio final 04 06 2012 17 06 2012 Figura 2 1 Cronograma do projeto 3 Teoria de Filtros 3 1 Defini o de filtro Um filtro pode ser definido como um dispositivo que modifica de algum modo um sinal que passa atrav s dele Especificamente um filtro eletr nico um dispositivo desenhado para separar deixar passar ou excluir grupo de sinais com determinadas caracter sticas Este dispositivo seletivo em frequ ncia e desenhado de uma forma espec fica e previs vel Os filtros s o desenhados como foi mencionado anteriormente para deixa passar ou amplificar sinais com determinados valores de frequ ncia e bloquear ou atenuar todas aquelas frequ ncias que n o s o encontradas dentro dessa gama 3 2 Classifica o de Filtros No que diz respeito classifica o de filtros estas ser o apresentadas e explicadas de seguida para se ter uma ideia mais geral dos diferentes tipos de filtros que podemos encontrar Podemos diferenciar entre filtros lineares e filtros n o lineares conforme o comportamento possa ou n o ser representado matematicamente recorrendo a equa es lineares Os filtros lineares produzem sempre um sinal de sa da que fun o linear do sinal de entrada o que n o acontece nos filtros n o linea
39. os pinos de Sele o de Filtro 5 o tipo de filtro que deseja Passa baixo MM PASO 5 PASO 6 L JL on Q1 Q2 Q3 Q4 06 Q5 Figura 9 4 DIP Switch do fator de qualidade e frequ ncia central PASO 5 Selecione com os DIP Switch de Q 2 o valor de Q desejado conforme a tabela de valores ATENCAO O filtro n o funciona com valores de em todos os pinos primeiro ponto da tabela 60 MODE3 00 01 Q2 04 06 Q5 2 00 2 06 2 13 2 21 2 29 2 37 2 46 2 56 2 67 2 78 2 91 3 05 3 20 3 37 3 56 3 76 4 00 4 27 4 57 4 92 5 33 5 82 6 40 7 11 8 00 9 14 10 70 1 1 0 1 0 1 0 1 12 80 16 00 21 30 32 00 64 00 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 MODE3 00 01 02 Q3 04 06 Q5 00 01 Q2 Q3 04 06 Q5 0 800 Note 4 0 810 0 821 0 831 0 853 0 865 0 877 0 889 0 901 0 914 0 928 0 941 0 955 0 969 0 985 Tabela 9 1 Logica binaria para os valores do fator de qualidade PASO 6 Selecione com os DIP Switch de 3 o valor de f desejado conforme a tabela de valores 61 fo fdk fO FO F1 F2 F4 fo fdk fO FO F1 F2 F3 F4 9947273 10053 0 0 0 0 0 6631 3 15088 0 0 O 1 9645992 10367 1 0 0 0 0 649435 15398 1 0 0 0 1 9362419 10681 0 1 0 0 0 6366183 157 08 0 1 0 0 1 9094 216 10996 1 1 0 0 0
40. qualidade Q observamos que os erros produzidos tamb m s o maiores para valores de Q baixo e muito pequeno para valores de Q grandes observando que para este caso o erro negativo ta ERROR vs Ley vii RATIO ERROR vs fc1x la RATIO fp error is plotted for Modes 1 and 3 t MODE 2 Multiply Last by v 2and divide by 2 before using graph 1 MODE 4 Multiply ly error by 15 error plotted for Modes 1 and 3 MODE 2 Multiply 1 y o by 2 and divide Q by y before using graph MODE 4 Multiply error by 3 0 2 amp EN g d 27 E ARTO Sn 6 H p 1 DP 0 40 60 BO 100 120 0 160 180 200 40 60 BO 100 120 140 160 180 200 Icuk fo RATIO RATIO Figura 8 15 Erros no fator de qualidade e frequ ncia central do Filtro MAX 263 Como conclus o considerando o erro produzido pelo filtro MAX 263 e observando os gr ficos extra dos do programa de medi o autom tica da resposta de filtros anal gicos na banda do udio verificamos que para os valores te ricos e medidos para cada tipo de filtro apresentam uma elevada concord ncia Os pequenos desvios em algumas partes dos gr ficos podem ser devidos a exist ncia de pequenos ru dos introduzidos na placa do filtro j que esta n o est isolada das perturba es ambientais e diferentes ru dos que possam ser transmitidos ao filtro Estas pequenas perturba es aumentam de valor ao estar a trabalh
41. udio enquadra se no estudo de processamento de sinais onde se pode de uma forma r pida obter diferentes tipos de filtros que modificam separam deixam passar ou excluem um dado grupo de sinais Para melhorar a compatibilidade deste filtro este ir ser projetado de forma se poder conectar aos mais diversos tipos de aparelhos de medida presentes num laborat rio de eletr nica para o estudo de filtros Para al m disso tamb m ser poss vel lig lo placa de som de um computador para o seu posterior estudo recorrendo a programas de medi o Deste modo ser poss vel interpretar de uma forma muito mais r pida vis vel e eficiente os par metros e caracter sticas do filtro 2 Organiza o do relat rio Com o intuito de se obter um bom relat rio do projeto fundamental inici lo desde o primeiro dia de trabalho Este relat rio ser um resumo operacional funcional e acess vel do caminho percorrido no decorrer do projeto as propostas os problemas enfrentados e os principais resultados obtidos Este dever ser um resumo operacional na medida em que dever permitir a qualquer leitor reproduzir todos os pormenores desde o planeamento inicial at conclus o do projeto Deve ser funcional uma vez que permitir ao utilizador no fim do projeto coloc lo em funcionamento e poder aceder a todas as suas funcionalidades Acess vel dado que permitir a todos os leitores ver qualquer das suas partes de forma direta c
42. 1 1 0 0 141 37 99 97 81 68 57 76 13 0 1 1 0 1 144 51 102 89 84 82 59 98 14 0 1 1 1 0 147 65 104 41 87 96 62 20 15 0 1 1 1 1 150 80 106 63 9111 64 42 16 1 0 0 0 0 153 98 108 85 94 25 66 64 17 1 0 0 0 1 157 08 111 07 97 39 68 86 18 1 0 0 1 0 160 22 113 29 100 53 71 09 19 1 0 0 1 1 163 36 115 52 Hi 102 67 7331 20 1 0 1 0 0 166 50 117 74 106 81 75 53 21 1 0 1 0 1 169 65 119 96 109 96 7775 22 1 0 1 4 0 I 172 79 12218 s 113 10 79 97 23 1 0 1 1 1 MX NORIS a 175 93 124 40 116 24 82 19 24 1 1 0 0 0 179 07 126 62 119 38 84 81 25 1 1 0 0 1 182 21 128 84 122 52 86 64 26 1 1 0 1 0 185 35 131 07 125 66 88 86 27 1 1 0 1 1 188 49 133 29 128 81 91 08 28 1 1 1 0 0 191 64 135 51 131 95 93 30 29 1 1 1 0 1 194 78 137 73 135 09 95 52 30 1 1 1 1 0 197 92 139 95 138 23 97 74 31 1 1 1 1 1 Notes 1 For the MAX263 67 feix fo 32 in Mode 1 and 4 where N varies form 0 to 31 89cXVW Z9cXVW PF9cXVMW 92 XVM MAX263 MAX264 MAX267 MAX268 Pin Programmable Universal and Bandpass Filters Table 3 Q Program Selection Table Continued on following page D A ER A EN CH EH Notes 4 Writing all Os into Q0 Q6 activates a low power shutdown mode BOTH filter sections are deactivated O V 10 PROGRAMMED Q PROGRAM CODE _ PROGRAMMED PROGRAM CODE MODE 13 4 MODE2 06 05 04 Q3 Q2 Q1 00 MODE 13 4 MODE 2 N Q6 05 04 03020100 Note
43. 17 Sampling Errors in fc and at Low fo fo Q Settings Aliasing As with all sampled systems frequency components of the input signal above one half the sampling rate will be aliased In particular input signal components near the sampling rate generate difference frequencies that often fall within the passband of the filter Such aliased signals when they appear at the output are indistinguishable from real input information For example the aliased output signal generated when a 99kHz waveform is applied to a filter sampling at 100kHz 200kHz is 1kHz This waveform is attenuated version of the output that would result from a true 1kHz input Remember that with the MAX26X series filters the nyquist rate one half the sample rate is in fact fc 4 because is internally divided by two MAXIM Pin Programmable Universal and Bandpass Filters A simple passive RC lowpass input filter is usually sufficient to remove input frequencies that can cause aliasing In many cases the input signal itself may be band limited and require no special anti alias filtering The wideband MAX264 68 uses lower fo ratios than the MAX263 67 and for this reason is more likely to require input filtering than the MAX263 or MAX267 Trimming DC Offset The DC offset voltage at the LP or Notch output can be adjusted with the circuit in Figure 18 This circuit also uses the input op amp to implement a sing
44. 1uF ceramic capacitors These should be located as close to the supply pins as possible The lead length of the bypass capacitors should be shortest at the V and V pins When using a single supply V and GND should be bypassed to as shown in Figure 14 Output Swing and Clipping MAX26X outputs are designed to swing to within 015V of each supply rail with a 10kO load To ensure that the outputs are not driven beyond their maximum range output clipping the peak a response individual section gains Hosp Hop input signal level and filter offset voltages must SE carefully considered It is especially important to check UNUSED outputs for clipping i e the lowpass output in a bandpass hookup because overload at ANY filter stage severely distorts the overall response The maximum signal swing with 4 75V supplies and a 1 0V filter offset is approximately 3 5V For example let s assume a fourth order lowpass filter is being implemented with a Q of 2 using Mode 1 With a single 5V supply i e 2 5V with respect to chip GND the maximum output signal is x2V w r t GND Since in Mode 1 the maximum signal is Q times the input signal the input should not exceed 2 Q V or x1V in this case MAX263 v MAX264 MAX267 MAX268 GND do NOTE OP AMP LEVEL SHIFT CIRCUIT WILL HAVE A GAIN OF 0 5 FROM V 10k0 TO vt lt ka ANY DC TO GND PIN EN
45. 20 San Gabriel Drive Sunnyvale CA 94086 408 737 7600 2008 Maxim Integrated Products MAXIM is a registered trademark of Maxim Integrated Products Inc Conversor DC DC Traco 0505D OUTPUT 5V TRACO DC DC Converters POWER TMA Series 1 Watt Features 4 Single in line SIP package 4 Single and dual output models 4 1 0 isolation 1 000 VDC High efficiency up to 81 Operating temp range 40 C to 85 C 4 Industry standard pinout 100 Burn in 8 h Lead free design RoHS compliant 3 year product warranty The TMA series are miniature isolated 1 W DC DC converters in a Single in Line package SIP Requiring only 1 2 cm2 board space they offer the ideal solution in many space critical applications for board level power distribution The use of SMD technology makes it possible to offer a product with high performance ot low cost Ordercode Input voltage Output voltage Output current max Efficiency typ TMA 0505S 5 VDC 200 mA 71 05125 12 VDC 80 mA 78 TMA 0515S 5 VDC 10 15 VDC 65 mA 78 TMA 0505D 5 VDC 100 mA 72 05120 12 VDC 40 mA 78 TMA 0515D 15 VDC 35 mA 79 TMA 1205S 5 VDC 200 mA 73 12125 12 VDC 80 mA 80 TMA 1215S 12 VDC 10 15 VDC 65 mA 80 TMA 1205D 5 VDC 100 mA 74 12120 12 VDC 40 mA 81 TMA 1215D 15 VDC 35 mA 81 TMA 1505S 5 VDC 200 mA 73 15125 12 VDC 80 mA 80 TMA 1515S 15
46. 27 0 O 1 1 0 1 1 121 171 75 1 0 0 1 O0 1 0 640 0 905 23 00 1 1 1 0 0 1 23 174 176 1 0 0 1 1 0 0 646 0 914 2 0 0 1 1 1 0 1 1 25 177 7 100 1 10 0 653 0924 30 0 0 1 1 1 1 0 1 28 181 78 100111 0 660 093 1 0011111 1 31 1 85 7 100111 0 667 0 943 32 0 1 0 0 0 0 1 83 189 1 0 1 0 0 0 0 0 674 0953 33 0 13 0 0 0 0 1 1 36 193 1 1 0 1 0 0 0 1 0 681 0963 34 0 1 0 0 0 1 0 1 39 197 82 1 0 1 00 1 0 0 688 0 973 35 0 1 0 0 0 1 1 1 42 2 01 83 1 0 1001 1 0 696 0 984 136 0 1 0 0 1 0 1 45 206 84 1010100 0 703 0 995 137 0 1 0 0 1 0 1 1 49 210 18 1 0 1 0 1 0 1 0 711 1 01 38 0100110 1 52 216 6 1 0 1 O0 1 1 O 0 719 102 39 0 1 0 0 1 1 1 1 56 221 87 1 0 103 1 1 0 727 103 140 0 1 0 1 0 0 0 1 60 226 88 3 0 1 0 736 104 141 0 1 0 1 0 0 1 1 64 232 9 1 0 1 1 0 0 1 0 744 105 142 0 1 0 1 0 1 0 1 68 240 90 1 0 1 1 0 1 0 0 753 106 143 0 1 0 1 0 1 1 1 73 245 91 1 0 1 1 0 1 1 0 762 108 44 0 1 0 1 1 0 0 1 78 2 51 9 1 0 1 1 1 0 0 771 109 45 0 1 0 1 1 0 1 1 83 259 193 1 0 13 1 1 O0 1 0 780 110 146 0 3 0 1 1 1 1 88 266 194 1 0 1 1 1 1 0 0 790 112 47 0 1 0 3 T 1 1 1 94 274 95 1 0 1 1 1 1 1 1 V4 MAXIM Pin Programmable Universal and Bandpass Filters Table 3 Q Program Selection Table Continued PROGRAMMED Q PROGRAM CODE PROGRAMMED Q PROGRAM CODE MODE aal MODE 2 Q6 Q5 04 Q2 Q1 00 MODE 1 3 4 MODE 2 N Q6 Q5 Q4 Q2 Q1 00 2 00 2 83 96 1 1 0 0 00 0 4 00 5 66 1121
47. 4 0 white Contacts Terminals brass tin plated Construction case sealed series DBS 9000 K slide recessed front sealed with protective tape Mounting on pc board Slide position OFF Soldering conditions auto soldering max 10 sec 260 C 10 C Models Series DBS 9000 K Type Poles Length A DBS 9001 K 1 2 98 mm DBS 9002 K 2 5 52 mm e Gu DBS 9003 K 3 8 06 mm DBS 9004 K 4 10 60 mm DBS 9005 5 13 14 mm DBS 9006 6 15 68 DBS 9007 7 18 22 is E DBS 9008 K 8 20 76 mm TRI DBS 9009 9 23 30 Ae DBS 9010 10 25 84 mm DBS 9012 K 12 30 92 mm Series DBS 9100 TK Type Poles Length A DBS 9101 K 1 2 98 mm DBS 9102 K 2 5 52 mm DBS 9103 K 3 8 06 mm 8 DBS 9104 4 10 60 mm DBS 9105 5 13 14 DBS 9106 6 15 68 mm DBS 9107 7 18 22 inanan 5 ss DBS 9108 K 8 20 76 mm PA NR DBS 9109 K 9 23 30 mm al es DBS 9110 10 25 84 mm DBS 9112 K 12 30 92 mm kniter switch 135 Barra de Pinos FCI 77313 101 06LF PRODUCT NUMBER 77313 YXX XXLF eg PLATING SEE SHEET 2 _ PIN STYLE SEE SHEET 2 TOTAL NB OF RETENTION OPTION R SEE SHEET 2 PRODUCT NUMBER BERGSTRIP PACKAGING 77313 001 E AIN ES T
48. 4 Note 4 9 0000000 0 800 113 48 0110000 0 504 0 713 1 0000 0 0 1 0 810 115 149 0 1 1 0 0 0 1 0 508 0 718 2 0 0 0 0 0 1 0 0 821 116 50 0 1 1 0 0 1 0 0 512 074 13 0 0 0 0 0 1 1 0 831 118 51 0 1 1 0 0 1 1 0 516 0 730 4 0 0 0 0 1 0 0 0 842 119 52 0 1 1 0 1 0 0 0 520 0 736 5 0 0 0 0 1 0 1 0 853 121 6 0 1 1 01 0 1 0 525 0742 6 0000110 0 865 122 54 0 1 1 0 1 1 0 0 529 0 748 e 0000111 0877 124 55 0 1 1 0 1 1 1 0 533 0 754 8 0 0 0 1 0 0 0 0 889 1 26 56 0 1 1 1 0 0 0 538 0 761 9 00 0 1 0 0 1 0 901 127 1587 0 1 1 1 0 0 0 542 0767 10 0 0 0 1 0 1 0 0 914 129 58 0 1 1 1 0 1 0 547 074 111 00 0 1 0 1 1 0 928 1 31 59 0 1 1 1 0 1 0 552 0 780 12 0 0 0 1 1 0 0 0 941 133 60 0 3 1 1 1 0 0 556 0787 13 0 0 0 1 1 0 1 0 955 135 61 0 1 1 1 1 0 0 561 0 794 14 00 0 1 1 1 0 989 137 62 0 1 4 1 14 1 0 566 080 15 0 0 0 1 1 1 1 0 985 139 0 1 1 1 1 1 0 571 0 808 16 0 0 1 0 0 0 1 00 1 41 64 1 0 0 0 0 0 0 577 0815 17 0 0 10 0 0 1 1 02 144 65 1 0 0 0 0 0 0 582 0 823 18 0 0 1 0 0 1 03 146 166 1 0 0 0 0 1 0 587 0 830 19 0 0 1 0 0 1 1 1 05 148 67 1 0 0 0 0 1 0 593 0 838 20 0 0 1 0 1 0 o 1 07 1 51 68 1 0 0 01 0 0 598 0846 21 0 0 1 0 1 0 1 1 08 153 69 1 0 0 0 1 0 0 604 0 854 22 0 0 1 0 1 1 0 1 10 158 70 1 0 0 0 1 1 0 609 0862 23 0 0 1 0 1 1 1 We 159 7 1000 1 1 0615 0870 24 0011000 1 14 1 62 72 1 0 0 1 0 0 0 621 0 879 25 0 0 1 1 0 0 1 146 165 173 1 0 0 13 0 0 0 627 088 126 0 0 1 1 0 1 0 1 19 1 68 74 1 0 O0 1 0 1 0 634 0896
49. 64AMJI 55 C to 12590 CERDIP HPA MAX264MBJI 55 C to 125 CERDIP LP INg BPs 04 MAX267ACNG 70 Plastic DIP N C OP IN Co MAX267BCNG 0 C to 70 C Plastic DIP pM A MAX267AENG 40 C to 85 C Plastic DIP M1 MAX267BENG 40 C to 85 C Plastic DIP MO N C Q3 MAX267ACWG 0 C to 70 C Wide SO ue MAX267BCWG 0 C to 70 C Wide SO MAX267AMRG 55 C to 125 C CERDIP MAX267BMRG 55 C to 125 MAX26BACNG 70 Plastic DIP MAX268BCNG 0 C Io 70 C Plastic DIP MAX268AENG 40 C to 85 C Plastic DIP osc our MAX268BENG 40 C to 85 C Plastic DIP Q6 MAX268ACWG 0 C to 70 C Wide SO v ET atten MAX268BCWG 0 C to 70 C Wide SO FA F3 0001 F1 MAX268AMRG 55 C to 125 C CLKa MAX268BMRG 55 C to 125 C NOTE LABELS IN PARENTHESES ARE FOR MAX 267 268 ONLY MAXIM Pin Programmable Universal and Bandwidth Filters Package Information The package drawing s in this data sheet may not reflect the most current specifications For the latest package outline information go to www maxim ic com packages f PDIPN EPS A A E TOU 1 D sai p 3E INCHES MILLIMETERS INCHES MILLIMETERS MIN MAX MIN MAX MIN MAX 10 180 4 572 D 0 348 0
50. 67 68 may require separate clocks for each second order section since separate programming inputs are not provided Such designs may be implemented with different clock inputs or in the case of bandpass filters by MAXIM using multiple feedback and one clock see Descrip tion of Filter Functions When implementing two or more matched filters however the programming restrictions are easily overcome and one clock can still be used as demonstrated by the design example in Figure 21 Another alternative is to use the MAX260 261 262 microprocessor programmed filters or the MAX265 266 resistor programmed filters which allow independent programming of each filter section Refer to the device data sheets for further details on those products 89cXVW Z9cXVW PF9c XVW E92 XVM Pin Programmable Universal and Bandpass Filters Table 1 Typical Clock and Center Frequency Limits MAX267 268 are operated in Mode 1 only MAX263 MAX264 MAX267 MAX268 Q MODE fex D PART MODE iy fo 1 1 40Hz 4 0MHz 0 4Hz A0kHz MAX264 1 1 40Hz 4 0MHz 1 0Hz 100kHz 1 2 40Hz 4 0MHz 0 5Hz 57kHz 268 1 2 40Hz 4 0MHz 1 4Hz 140kHz 1 3 40Hz 4 0MHz 0 4Hz 40kHz 1 3 40Hz 4 0MHz 1 0Hz 100kHz 1 4 40Hz 4 0MHz 0 4Hz 40kHz 1 4 40Hz 4 0MHz T OHz 100kHz 8 1 40Hz 27MHz 0 4Hz 27kHz 8 1 40Hz 2 5MHz 1 0Hz 60kHz 8 2 40Hz 21MHz 0 5Hz 30kHz 8 2 40Hz 1 4MHz 1 4Hz 50kHz 8 3 40Hz 1 7MHz 0 4Hz 17kHz 8 3 40H2 1 4M
51. 82144A2222K000 3 3 40 7 96 1750 0 13 120 B82144A2332K000 4 7 40 7 96 1600 0 16 100 B82144A2472K000 6 8 40 7 96 1500 0 19 80 B82144A2682K000 10 60 2 52 1400 0 22 60 B82144A2103K000 15 60 2 52 1250 0 28 20 B82144A2153K000 22 50 2 52 1100 0 35 12 B82144A2223K000 33 5 40 2 52 900 0 43 8 0 B82144A2333J000 47 4 40 2 52 800 0 50 5 0 B82144A2473J000 68 30 2 52 700 0 60 4 5 B82144A2683J000 100 50 0 796 600 0 70 3 5 B82144A2104J000 150 50 0 796 500 0 90 3 0 B82144A2154J000 220 50 0 796 400 1 60 2 4 B82144A2224J000 330 50 0 796 330 1 90 2 0 B82144A2334J000 470 40 0 796 280 2 50 1 5 B82144A2474J000 680 30 0 796 240 2 80 1 3 B82144A2684J000 1000 60 0 252 200 3 80 1 2 B82144A2105J000 1500 60 0 252 160 6 00 1 0 B82144A2155J000 2200 60 0 252 120 9 00 0 8 B82144A2225J000 3300 60 0 252 110 12 0 0 6 B82144A2335J000 4700 60 0 252 90 20 0 0 5 B82144A2475J000 6800 60 0 252 80 30 0 0 4 B82144A2685J000 10000 50 0 0796 60 42 0 0 35 B82144A2106J000 15000 50 0 0796 50 68 0 0 30 B82144A2156J000 22000 50 0 0796 40 120 0 26 B82144A2226J000 1 Closer tolerances upon request 2 For Ammo pack the last digit has to be a 9 Example B82144A2102K009 Please read the Important notes at the end of this document 11 05 A f mg EPCOS RF chokes B82144A LBC series Characteristics and ordering codes continued For further technical data see page 6 La Toler fo IR Rmax Les min Or
52. 9 Hz Ganho Fase Filtro LP 4 ordem 0 504 LP Medido FO MIN LP Teorico FO MIN LP Medido FO MAX LP Teorico FO 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Frequ ncia kHz Figura 8 4 Filtro Passa Baixo para Q 0 504 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Fase 51 Ganho Filtro LP 4 ordem Q 4 LP Medido FO MIN LP Teorico FO MIN LP Medido FO LP Teorico FO Amplitude dB 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Frequ ncia kHz Figura 8 5 Filtro Passa Baixo para Q 4 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Ganho Fase Filtro LP 4 ordem Q 4 E LP Medido FO MIN LP Teorico FO MIN LP Medido FO MAX LP Teorico FO Frequ ncia kHz Figura 8 6 Filtro Passa Baixo para Q 4 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Fase Ganho Filtro HP 4 ordem Q 0 504 HP Medido FO MIN Teorico FO MIN HP Medido FO HP Teorico FO MAX T Frequ ncia kHz Figura 8 7 Filtro Passa Alto para Q 0 504 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Ganho Fase Filtro HP 4 ordem Q 0 504 HP Medido FO MIN HP Teorico FO MIN HP Medido FO MAX HP Teorico FO 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Frequ ncia kHz Figura 8 8 Filtro Passa Alto para Q 0 504 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Fase 53 Ganho Filtro HP 4 ordem Q 4
53. AX267 268 fornecido em 24 pinos DIP Todos os dispositivos est o dispon veis em faixas de temperatura comerciais 6 Como conclus o o filtro LTC106 filtro universal da Linear Technology com alimenta o entre 2 37V ou 5V que funciona at os 30KHz capaz de operar em cinco modos podendo se implementar todos os tipos de filtro A sele o do tipo do filtro efetuada atrav s de resist ncias externas o qual encareceria o projeto para al m disso torna o sistema mais complexo e introduz mais uma fonte de perturba o O filtro MAX267 268 filtro universal da Maxim com alimenta o de 5V possui apenas um modo de trabalho no qual se pode implementar os seguintes filtros passa baixo passa banda e rejeita banda N o capaz de executar o filtro passa alto 23 Por ultimo o filtro MAX263 264 filtro universal da Maxim com alimenta o de 5V que possui quatro modos de trabalho a partir dos quais se pode implementar todos os tipos de filtro existentes A sele o do modo de opera o a banda de frequ ncia e o fator de qualidade realizam se a trav s de l gica bin ria 4 2 2 Escolha do Circuito Para a escolha do filtro a implementar teve se em especial aten o as principais caracter sticas deles apresentadas a seguir bem como as suas vantagens perante a concorr ncia Characteristics MAX 263 264 LTC 1060 MAX 267 268 Supply Voltage Range Min 237 Typ 5V
54. B Na figura 7 5 pode se identificar facilmente todos os componentes montados na placa PCB 1 Rel gio 10 DIP Switch gt fo 2 Condensadores 11 Resistencias fo 3 Condensadores 12 Entrada Filtro Jack 3 5mm HEHHE 4 Bobines 13 Pinos Sele o Filtro 5 Conversor DC DC 14 Filtro MAX 263 6 Pino Uni o Massas 15 Saida Filtro Jack 3 5mm 7 Alimenta o USB 8 Massa USB 16 Resistencias Q 9 Massa Placa 17 DIP Switch gt Q Figura 7 5 Identifica o d os componentes da placa PCB 45 8 Testes em laborat rio Depois de estarem todos os componentes montados a placa testada e revista para o seu correto funcionamento Nas sec es seguintes ser o apresentados os testes mais importantes que lev mos a cabo nos componentes mais significativos e que precisam ser testados e analisados em pormenor para obter os resultados desejados 8 1 Alimenta o Alimentando a placa com um cabo USB ligado ao computador e utilizando um mult metro medimos as tens es de alimenta o que temos na sa da do USB obtendo uma tens o de 4 97 V valor pr ximo do ideal para a alimenta o do conversor DC DC 5V Com estes 4 97 V na entrada do conversor DC DC medimos os valores de tens o na sa da deste obtendo no pino de tens o positiva o valor de 5 14V e no pino de tens o negativa um valor de 5 15 V S o valores timos de alimenta o na sa da do conversor os quais continuaram a ser medidos
55. Electronic Components All International Rights Reserved
56. Hz 1 0Hz 35kHz 8 4 40Hz 2 7MHz 0 4Hz 27kHz 8 4 40Hz 2 5MHz 1 0Hz 60kHz 64 1 40Hz 2 0MHz 0 4Hz 20kHz 64 1 40Hz 1 5MHz 1 0Hz 37kHz 90 2 40Hz 1 2MHz 0 4Hz 18kHz 90 2 40Hz 0 9MHz t AHz 32kHz 64 3 40Hz 1 2MHz 0 4Hz 12kHz 641 3 40Hz 0 9MHz 1 0Hz 22kHz 64 4 40Hz 2 0MHz 0 4Hz 20kHz 64 4 40Hz 1 5MHz 1 0Hz 37kHz N HP APA BPA INg N HP APg BP LBp MAX263 64 ONLY to LOGIC Mo Mi CLKA Figure 2 MAX263 264 267 268 Block Diagram OSC OUT Q LOGIC OP IN MAX267 68 ONLY OP OUT MAKM Table 2 fci fy Program Selection Table Pin Programmable Universal and Bandpass Filters 2 For the MAX264 68 feix fo m N 13 in Mode 1 3 and 4 where varies 0 to 31 3 In Mode 2 all ratios are divided by 4 2 MAXIM fc k fyg RATIO PROGRAM CODE MAX263 67 MAX264 68 MODE 1 3 4 MODE 2 MODE 1 3 4 T MODE 2 N F4 F3 F2 F1 FO 100 53 71 09 40 84 28 88 0 0 0 0 0 9 103 67 73 31 43 98 3110 1 0 0 0 0 1 106 81 75 53 4712 33 32 2 0 0 0 1 0 109 96 7715 50 27 35 54 3 0 0 0 1 1 113 10 79 97 53 41 37 76 4 0 0 1 0 0 116 24 8219 56 55 39 99 5 0 0 1 0 1 119 38 84 42 59 69 42 21 6 0 0 1 1 0 122 52 86 64 62 83 44 43 7 0 0 1 1 1 125 66 88 86 65 97 46 65 8 0 1 0 0 0 128 81 91 80 69 12 48 87 9 0 1 0 0 1 131 95 93 30 72 26 5110 10 0 1 9 1 0 135 08 95 52 75 40 53 31 11 0 1 0 1 1 E Es eet 138 23 97 74 78 53 55 54 12 0
57. IN Filtro OUT Filtro Figura 5 2 Diagrama de Blocos do Filtro Max 263 Neste diagrama observamos as principais caracteristicas de funcionamento e montagem do filtro MAX 263 e com especial destaque na forma como est o ligados os diferentes blocos bem como as principais fun es de cada um Destacam se dois blocos de filtros A e B cada um de ordem 2 onde as sa das do primeiro HPA BPA e LPA est o ligadas a entrada do segundo INB para obter sa da OUT FILTRO resultado num filtro de ordem 4 Nos dois blocos A e B ser sempre escolhido o mesmo tipo de filtro obtendo se os diferentes tipos de filtro na sa da OUT FILTRO com a seguinte configura o Passa Baixo LP ordem 4 Bloco A Passa baixo Bloco B Passa baixo LPp Passa Banda BP ordem 4 Bloco A Passa banda Bloco B Passa banda Passa Alto HP ordem 4 Bloco A Passa alto Bloco B Bloco A Passa alto A tens o de alimenta o V e V que vem definida pelas caracter sticas do circuito integrado foram definidas entre 5 V e 5 V Estes valores ser o usados na conex o com o rel gio bem como nos blocos da l gica bin ria do fator de qualidade Q LOGIC e da frequ ncia central f LOGIC No que diz respeito ao bloco da l gica bin ria do fator de qualidade Q LOGIC temos a possibilidade de selecionar valores com 7 posi es que est o compreendidos entre QO at Q6 para o bloco da freq
58. LK while a divided system clock if available 2 5 5 10 or 20 2 drives CLKg This is suggested because CLK has internal circuitry to drive a crystal while CLKg does not Other clock sources may be used with a different programmed fc as long as the ratio between CLK and CLKg remains the same as above Another advantage of this circuit is that higher center frequencies can be achieved relative to equivalent multiple feedback designs because lower Q sections are used compared to multiple feedback _ MAXIM Pin Programmable Universal and Bandpass Filters GAIN dB FILTER 1 IN HASE DEGREES FILTER 1 OUT Mo MI MAX263 M1 MAKI MAX263 FILTER 2 IN CLK 400kHz FILTER 2 OUT MODE f Qa Oe 40kHz 1 N HMIN HIN 79 79 MODE fa fn Q Oe 400kHz 1 N 12 N 12 N 11 N 11 Figure 21 Dual Tracking 3kHz 4th Order Lowpass Dual 4th Order Tracking Lowpass MAX263 in Figure 21 two Butterworth lowpass filters are set up to accurately track each other By splitting two MAX263s only one clock is needed The specifications are een frequency 3kHz A 2 1307 0 541 These values can be programmed directly into the filter However since the Qs are lo
59. LUES IN ARE FOR DESIGN EXAMPLE IN TEXT Ra t 24 poo 2ND ORDER FILTER B 2 2ND ORDER FILTER B OUT 2 Ca Ca 2 5pF 10pF FEEDBACK CAPACITORS ARE SOMETIMES NEEDED TO PREVENT RESPONSE PEAKING 100 2ND ORDER 2ND ORDER FILTER A FILTER B 3 4 KE 2 BP OUT 8TH ORDER MULTIPLE FEEDBACK BANDPASS NOTE IN MULTIPLE FEEDBACK FILTERS ALL 2ND ORDER SECTIONS USE THE SAME fcuk fo RATIO AND Figure 13 Multiple Feedback Bandpass Block Diagram See Text for Values 16 _ MAXIM Pin Programmable Universal and Bandpass Filters Application Hints Power Supplies The MAX263 64 67 68 can be operated with a variety of power supply configurations including 5V to 12V single supply or 2 5V to 6V dual supplies When a single supply is used V is connected to system ground and the filters GND pin should be biased at V 2 The input signal is then either capacitively coupled to the filter input or biased to V 2 Figure 14 shows circuit connections for single supply operation Power consumption at 5V is reduced if CLK and CLKg are driven with 5V rather than TTL or 0 to 5V levels Operation with 5V or 2 5V power lowers power consumption but also reduces bandwidth by approximately 25 compared to 12V or 5V supplies Best performance is achieved if V and are bypassed to ground with 4 7yF electrolytic Tantalum is pre ferred and O
60. ROLLING DIMENSION MILLIMETERS 5 6 DDALLAS AVLAXL VI PROPRIETARY INFORMATION TITLE PACKAGE OUTLINE 300 SOIC APPROVAL MEETS 5013 N NUMBER OF PINS DOCUMENT CONTROL NO 21 0042 26 MAKLM Pin Programmable Universal and Bandwidth Filters Package Information continued The package drawing s in this data sheet may not reflect the most current specifications For the latest package outline information go to www maxim ic com packages S pe MILLIMETERS MAX NOTES 1 CONTROLLING DIMENSION INCH 2 MEETS 1835 CASE OUTLINE CONFIGURATION 1 AS SHOWN IN ABOVE TABLE N NUMBER OF PINS 0 10 PACKAGE FAMILY 600 24 21 0046 A bar ied Ss AVLAZCLA 27 89cXVW Z9cXVMW P9cXVMW E9c XVIW MAX263 MAX264 MAX267 MAX268 Pin Programmable Universal and Bandwidth Filters Revision History REVISION REVISION PAGES NUMBER DATE DESCRIPTION CHANGED 4 12 07 Removed information related to available design software 1 6 7 24 Maxim cannot assume responsibility for use of any circuitry other than circuitry entirely embodied in a Maxim product No circuit patent licenses are implied Maxim reserves the right to change the circuitry and specifications without notice at any time 28 Maxim Integrated Products 1
61. S Noise db ref to 2 47Vays 7Vp p EDM Operation Noise Spectral Distribution gt MAX263 67 fc 1 MHz dB Mode ace ref to 247 Vgus 7Vp p LP BP SEH LP BP HPAPN LP BP HP AP N 1 Measurement 1 84 90 84 80 82 85 72 73 85 764 2 88 90 88 84 82 84 77 73 76 Bandwidth 3 B4 90 88 80 82 82 T3 73 74 Wideband 4 B3 89 84 79 81 85 71 73 85 3kHz Notes 1 fou 1MHz Een 2 ratio programmed at 31 see Table 2 santo 3 Clock feedthrough is removed with an RC lowpass at Ai i e R 3 9kO 2000pF for MAX263 4 MAXIM Pin Programmable Universal and Bandpass Filters SEN _ Pin Description NAME FUNCTION Vi Positive supply voltage v Negative supply voltage GND Analog Ground Connect to the system ground for dual supply operation or mid supply for single supply operation GND should be well bypassed in single supply applications Input to the oscillator and clock input to section This clock is internally divided by 2 24 Clock input to filter This clock is internally divided by 2 OSC OUT Connects to crystal for self clocked operation E INA INe Filter inputs BPs BPs Bandpass outputs LPs Lowpass outputs MAX263 264 only HPa HPs Highpass Notch Allpass outputs MAX263 264 only 8 7 0 M1 Mode select in
62. VDC 10 15 VDC 65 mA 80 TMA 1505D 5 VDC 100 mA 74 15120 12 VDC 40 mA 81 TMA 1515D 15 VDC 35 mA 81 TMA 2405S 5 VDC 200 mA 71 24125 12 VDC 80 mA 78 24155 24 VDC 10 15 VDC 65 mA 79 TMA 2405D 5 VDC 100 mA 72 24120 12 VDC 40 mA 79 TMA 2415D 15 VDC 35 mA 80 http www tracopower com Page 1 of 3 TRACO POWER DC DC Converters TMA Series 1 Watt Input Specifications Input current no load full load 5 Vin models 30 mA 260 mA typ 12 Vin models 12 mA 110 mA typ 15 Vin models 12 mA 100 mA typ 24 Vin models 7mA 55 mA typ Surge voltage 1 sec max 5 Vin models 9 V max 12 Vin models 18 V max 15 Vin models 21 V max 24 Vin models 30 V max Reverse voltage protection 0 3 A max Reflected input ripple current can be reduced by ext 1 3 3 pF polyester film capacitor Input filter internal capacitors Output Specifications Voltage set accuracy 3 Voltage balance dual output models 1 max Regulation Input variation x1 2 1 change Vin load variation 20 100 10 max Ripple and noise 20 MHz Bandwidth 75 mV pk pk max Temperature coefficient 0 02 K Short circuit protection limited 1 sec max Capacitive load Single output models 220 pF max Dual output models 100 pF max General Specifications Temperature ranges Operating 40 to 85 C Case temperature 95
63. WPASS OUTPUT Hop c H gt OLP 2 0 707 Hop lt o fp fc f LOG SCALE fc fo x 1 h z 1 fp fo 1 22 Hop Figure 10 Second Order Lowpass Characteristics Figura 5 10 Equa es e gr fico do filtro passa baixo extra da do Datasheet do filtro MAX 263 Atrav s da observa o das equa es podemos verificar que a frequ ncia de corte pode ser escrita em fun o de fy e Q fe fo R Q Na figura 5 11 est apresentado o gr fico R Q para os v rios valores de Q poss veis do filtro passa baixo 32 0 9r 4 0 8 d 0 7 d Figura 5 11 Gr fico de R Q filtro Passa Baixo Deste modo o valor m nimo para R Q ser de 0 6509 e o m ximo de 1 5537 Recorrendo tabela 2 verificamos que os valores de ferx fo para o MODO 3 est o compreendidos entre gt f fo RQ fo f R Q gt fo foax X fork X fe R Q gt fax X f R Q X MINIMO f MINIMO R Q maximo fork maximo X maximo C fe maximo R Q minimo Os valores m ximos e m nimos s o os seguintes X minimo 100 X maximo 200 fe minimo 20 Hz fe maximo 20000 Hz R Q umiwo7 1 5537 R Q maximo 0 6509 Deste modo obtemos para o correto funcionamento do filtro passa baixo uma frequ ncia de rel gio compreendida entre MINIMO X MINIMO f MINIMO R Q maximo fork minimos 100 20 Hz 1 5537 1 844 Hz To maxi
64. a da filtro A passa banda Teste de continuidade pista com entrada filtro BON Pino 4 HP Sa da filtro A passa alto Teste de continuidade pista com entrada filtro B INg Pino 5 INa Entrada filtro A Teste de continuidade pista com entrada Jack 3 5mm canal L da entrada de udio Pino 6 Q5 Valor Q5 fator de qualidade Tens o V para 0 5V e para 1 5V Pino 7 M1 Sele o modo Valor de tens o de alimenta o de 5V Pino 8 M0 Sele o modo Valor de tens o de alimenta o de 5V 48 Pino 13 Entrada do rel gio para filtro A Tens o V 5 Pino 10 V Alimenta o positiva do Filtro Valor de tens o de alimenta o de 5V Pino 11 F4 Valor F4 de frequ ncia central Tens o V para 0 5V e para 1 5V Pino 12 Valor de frequ ncia central Tens o V para 0 5V e para 1 5V Pino 13 CLK Entrada do rel gio para filtro A Tens o V 45V Pino 14 CLK Entrada do rel gio para filtro B Tens o V 45V Pino 15 Q0 Valor QO fator de qualidade Tens o V para 0 5V e para 1 5V Pino 16 Q1 Valor Q1 fator de qualidade Tens o V para 0 5V e para 1 5V Pino 17 F1 Valor Fl de frequ ncia central Tens o V para 0 5V e para 1 5V Pino 18 V Alimenta o negativa do Filtro Valor de
65. a Q 0 504 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Ganho 51 Figura 8 4 Filtro Passa Baixo para Q 0 504 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Fase 51 Figura 8 5 Filtro Passa Baixo para Q 4 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Ganho 52 Figura 8 6 Filtro Passa Baixo para Q 4 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Fase 52 Figura 8 7 Filtro Passa Alto para Q 0 504 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Ganho 53 Figura 8 8 Filtro Passa Alto para Q 0 504 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Fase 53 IX Figura 8 9 Filtro Passa Alto para Q 4 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Ganho 54 Figura 8 10 Filtro Passa Alto para Q 4 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Fase 54 Figura 8 11 Filtro Passa Banda para Q 0 504 Fo min 5052 5Hz e Fo max 9947 279 Hz Ganho 55 Figura 8 12 Filtro Passa Banda para Q 0 504 Fo min 5052 5Hz e Fo max 9947 279 Hz Fase 55 Figura 8 13 Filtro Passa Banda para Q 4 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Ganho 56 Figura 8 14 Filtro Passa Banda para Q 4 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Fase 56 Figura 8 15 Erros no fator de qualidade e frequ ncia central do Filtro MAX 263 57 Figura 9 1 Diagrama de componentes da placa PCB A 59 Figura 9 2 Passos a seguir na conex o da placa nennen rennen 59 Figura 9 3 Sele o do tipo de Plo 60 Figura 9 4 DIP Switch do fator d
66. al Q and TYPE RIPPLE ORDER 2 KO ben Butterworth 4 2 0000 4 0000 f 1 4142 3 0 dB 6 2 3704 2 6667 9 1429 1 5000 _ 222 8 29142 200 58284 14 315 1 5307 Chebyshev 4 1 6983 2 9512 08430 0 1 dB 6 13183 1 2137 4 5125 1 5473 8 0 7986 0 5782 1 8809 1 2 0343 2 2176 Chebyshev 4 1 5757 2 5998 1 0378 0 2 dB 6 11128 0 9894 3 7271 1 8413 8 0 5891 04551 1 4954 1 3309 2 8057 Chebyshev 4 1 3405 2 0161 1 4029 0 5 dB 6 0 8143 0 6897 2 6447 2 3944 8 0 3389 0 3040 1 0114 0 6365 L been Gegen Chebyshev 4 1 0930 1 5039 1 0 dB 6 0 5822 0 4756 1 8475 3 0354 8 0 1869 0 2038 06840 0 3002 4 1981 Fiet ec aa Chebyshev 4 0 9192 111934 21688 1 5 dB 6 0 4515 0 3616 1 4145 3 5705 E Chebyshev 4 0 7850 0 9767 24881 2 0 dB 6 03641 0 2878 11308 4 0660 EE r pes Chebyshev 4 0 6769 0 8148 27962 2 5 dB 6 0 3005 0 2353 0 9275 4 5462 Chebyshev 4 0 5875 0 6886 UN 3 1013 3 0 dB 6 0 2519 0 1959 0 7739 5 0231 Beete M 4 ar MAAKIMA 15 92 92 MAX 263 MAX264 MAX267 MAX268 Pin Programmable Universal and Bandpass Filters Table 6 Cascading Identical Bandpass Filter Sections Total Sections Total B W Total Q 1 1 000 B 1 00 Q 2 0 644 B 1 55 3 0 510 B 4 0 435 B 5 0 386 B Note B individual stage bandwidth Q indi
67. al na entrada do filtro com o sinal na sa da do filtro para isso vamos fazer com que o sinal da direita R n o vai percorrer nenhum filtro simplesmente ir passar por uma via da placa eletr nica que liga diretamente a sa da do canal direito do conector f mea Jack 3 5mm da sa da o que quer dizer que o canal direito da entrada passa diretamente para a sa da Enquanto ao canal esquerdo L vai ser filtrado e colocado posteriormente no canal esquerdo L da sa da do Jack 3 5mm Esta diferencia o entre os dois canais faz se para se poder estudar o sinal do filtro com outro que n o seja filtrado e poder assim comparar o sinal filtrado no canal esquerdo L com o sinal n o filtrado do canal direito R e facilitar o seu posterior estudo Placa Electr nica Entrada Audio We gt Canal L Esquerdo FILTRO Alimenta o USB Canal R Direito Figura 5 5 Canal Esquerdo L e Direito R na placa electr nica 28 5 4 Alimenta o A alimenta o feita atrav s de uma porta USB tipo B a qual podemos observar a disposi o dos pinos de conex o na figura a seguir Para o nosso caso em particular s precisamos da alimenta o do USB 5V GND e n o de transmiss o de dados por isso s iremos utilizar os pinos 1 5V e 4 GND do dispositivo f mea USB Tipo B Cable Device ussa USB mini Pin Signal Color Description 1 vec a 5 2 D O Data 3 D Li Data 4 GND E Gr
68. ar com ganhos altos pois necess rio diminuir a amplitude do sinal por forma a evitar a satura o no processo de medi o Contudo de uma forma geral mesmo 57 com estes erros de perturba es e os erros anteriormente mencionados no caso dos valores de 0 e 360 da fase Verificou se um timo desempenho do filtro na compara o dos valores medidos com os valores te ricos ideais sendo estes muito pr ximos e validando assim o comportamento do filtro e a placa PCB criada no projeto 58 9 Manual do Utilizador Nesta sec o ser apresentado o manual do utilizador do circuito eletr nico universal de suporte a implementa o de filtros anal gicos na banda do udio Diagrama de componentes 4 Entrada Filtro Jack 3 5mm 3 DIP Switch fo a L3 La EN DN LN 5 Pinos Selec o Tipo deFiltro 2 DIP Switch gt Q 6 Saida Filtro 1 Alimenta o USB Jack3 5mm Figura 9 1 Diagrama de componentes da placa PCB Siga os seguintes passos do Manual do utilizador PASO 2 PASO 1 PASO 3 Figura 9 2 Passos a seguir na conex o da placa PASO 1 Ligue a placa eletr nica atrav s de um cabo USB ao computador ou outra fonte de alimenta o USB Aten o cumprir os 5 V de alimenta o dos formatos USB PASO 2 Ligue um cabo de udio Jack de 3 5mm a Entrada do Filtro PASO 3 Ligue um cabo de udio Jack de 3 5mm a Sa da do Filtro 59 PASO 4 Selecione com
69. ass Highpass and Notch For elliptic LP BR HP and Notch the N output is used MODE 4 Figure 8 is the only mode that provides an allpass output This is useful when implementing group delay equalization In addition to this Mode 4 can also be used in all pole lowpass and bandpass filters Along with Mode 1 it is the fastest operating mode for the filter although the gains are different than in Mode 1 When the allpass function is used note that some amplitude peaking occurs approximately 0 3dB when Q 8 at fo Also note that f and Q sampling errors are highest in Mode 4 see Figure 17 MODE 4 SCN SWITCHED CAPACITOR NETWORK L Figure 8 Filter Mode 4 Second Order Bandpass Lowpass and Allpass Description of Filter Functions The MAX263 64 performs all filter functions listed in this section The MAX267 68 operates only as a bandpass filter MAKLM BANDPASS Figure 9 For all pole bandpass and lowpass filters Butterworth Bessel Chebyshev use Mode 1 if possible H appro priate values are not available in Mode 1 Mode 2 may provide a selection that is closer to the required values Mode 1 however has the highest bandwidth see Table 1 For pole zero filters such as elliptics see Mode 3A 5 0 0 52 s w Q wo Hosp Bandpass output gain at w fo w27 The center frequency of the complex pele pair Input output phase shift is 180
70. autom tica da resposta de 49 filtros anal gicos na banda do udio projeto desempenhado por Ignacio Roman e Enrique Santero em paralelo com a elabora o deste projeto e com o mesmo orientador de projetos Daniel Albuquerque com o fim de serem dois projetos que se complementam na perfei o j que um validado pelo outro como prova final assim conseguimos desta forma para este projeto ver o estudo e medi o do filtro tanto em ganho como em fase a trav s do projeto de medi o autom tica da resposta de filtros anal gicos no computador e poder comparar os valores previamente selecionados e desejados no filtro com os valores te ricos para essa sele o de valores Dentro da grande gama de valores que podemos tomar na sele o do fator de qualidade e da frequ ncia de corte nestes testes finais vamo nos centrar nuns determinados valores que ser o o fator de qualidade Q m nimo e o de Q m ximo e para uns valores de frequ ncia central FO m nima e FO m xima Estes valores m ximos e m nimos dentro da gama de sele o foram escolhidos para verificar o comportamento do filtro nos valores limite O filtro foi testado tamb m para valores interm dios comprovando um timo comportamento mas para a realiza o do projeto e devido quantidade de diferentes medi es poss veis e gr ficos a apresentar centramo nos nos gr ficos e resultados para os valores extremos de fator de qualidade m nima e m xima com frequ ncia central fO
71. c o ss i cue erac t ea e we oet eei a 43 7 3 Montagem dos 44 8 Testes em laborator e spaces Seed P e REESE ERRARE NUR NR 46 9 1 Alimenta o seis eise ete ee tere een testet Ice er Eee ee eiue t eL HER edge 46 5 2 RE IO eR ui n een aes 47 8 3 Filtro iie ddp ert e eet eH Ede ecto ite ine E 48 ER E e e DONO ada nha da o PE plan ebd dood sade Ht e 49 9 2 e ei ett ee 59 TO Conclus o T M 63 Bibliografia eed Ra ee E RH ee elected ede 64 12 ANC OS X 65 E T 65 12 2 Datasheets ed e ete tein ae ree n e teet dece ie n BAe eee 65 VI Chave de abreviaturas ou siglas A Amperes BP Band Pass Filtro Passa Banda C Condensador FO Frequ ncia Central Fc Frequ ncia de Corte G Ganho GND Massa 0V HP High Pass Filtro Passa Alto LC Left Channel Canal Esquerdo L Bobina LP Low Pass Filtro Passa Baixo MPB Multiple Feedback Realimenta o M ltipla Notch Filtro Rejeita Banda OpAmp Amplificador Operacional PCB Printed Circuit Board Circuito Impresso Q Fator de Qualidade RC Right Chan
72. cedeu se a montagem dos componentes de uma forma organizada e l gica para ir testando ao mesmo tempo os componentes montados e facilitar o processo de soldar j que as dimens es da placa s o pequenas em rela o aos componentes montados Come amos por montar em primeiro lugar a alimenta o o dispositivo f mea USB tipo B e os componentes do filtro passivo RLC com o conversor DC DC Cada componente soldado na placa foi testado a continuidade nas vias com o mult metro e s depois alimentado atrav s do cabo USB para certificar que a alimenta o dos componentes ir ser correta e que o conversor DC DC funciona bem No teste verificamos que obt nhamos sa da uma tens o de 5V e 5V como seria desejado Uma vez que a alimenta o das vias funcionava otimamente procedeu se a montagem dos seguintes componentes o rel gio as resist ncias de Pull up e os DIP switchs A seguir montaram se os Jack de entrada e sa da juntamente com os pinos de sele o de filtro S ap s o teste de todos estes componentes verificou se se os planos de massa estavam isolados de todos os pontos e que a tens o de alimenta o para o filtro e os pinos de sele o dos DIP Switch tinham as tens es que se procedeu montagem do filtro Ap s a montagem do filtro a placa est pronta para realizar os testes finais e os estudos do filtro e compara o com os valores te ricos 44 Figura 7 4 Montagem de todos os componentes da placa PC
73. clock frequency for Mode 3 is 750kHz Note 4 Output noise is measured with an RC output smoothing filter at 4 x fo to remove clock feedthrough Note 5 TTL logic levels are HIGH 2 4V LOW 0 8V Power supply current is typically 4mA higher with TTL clock input levels Note 6 At 2 5V supplies the fo range and maximum clock frequency are typically 75 of values listed in Table 1 Note 7 fcik fo and Q accuracy are a function of the accuracy of internal capacitor ratios No increase in error is expected at 2 5V as compared to 5V however these parameters are only tested to the extent indicated by the MIN MAX limits MAXUM 08 S9CXVN ZLICXVIN PICXVIN EDEXVIN MAX263 MAX264 MAX267 MAX268 Pin Programmable Universal and Bandpass Filters Typical Operating Characteristics IDD vs POWER SUPPLY IDD vs CLOCK FREQUENCY Q vs CLOCK FREQUENCY VOLTAGE 20 gem e TT CONTROL PINS 5V 0V LC E CLOCKS t L PINS 5V 0V z a a a 1 15 g 14 13 95 ta 25 as 05 10 15 20 25 30 35 TO V V CLOCK FREQUENCY MHZ CLOCK FREQUENCY MHz Leslie vs CLOCK FREQUENCY Wo VS fo ALL MODES 100K pM o Xx 9 ZE 2 2 5 10 15 20 25 30 35 1 10 100 1K 10K 100K CLOCK FREQUENCY MHz fo Hz Wideband RM
74. cuit board layout solder side view modele de la carte imprim e vue du c t souder Polzahl Poles P les Bestellbezeichnung Designation D signation KLBR 4 3 Verpackungseinheit Package unit Unit d emballage 500 Verpackung lose im Karton oder Kunststoffbeutel Packaging in bulk in a cardboard box or a plastic bag Emballage en vrac dans un carton ou sachet en plastique www lumberg com Klinkensteckverbinder nach JIS 6560 3 5 mm Jack connectors according to JIS C 6560 3 5 mm Connecteurs jack suivant JIS C 6560 3 5 mm KLBR 4 Klinkeneinbaukupplung nach JIS C 6560 JC35J3Z 3 5 mm 3 polig stereo abgewinkelte Ausf hrung mit Offner f r Leiterplatten 1 Temperaturbereich 30 C 85 C 2 Werkstoffe Kontakttrager PBT VO nach UL 94 Kontaktbuchse CuZn vernickelt Kontaktfeder CuZn CuSn Cu Legierung versilbert 3 Mechanische Daten Steckkraft 5 20 N Ziehkraft 4 20 Steckzyklen gt 5000 Kontaktierung mit Klinkensteckern KLS 40 KLS 44 WKLS 40 4 Elektrische Daten Durchgangswiderstand lt 50 Bemessungsstrom 1A Bemessungspannung 34 V AC DC Pr fspannung 500 V 60 s Isolationswiderstand 21080 KLBR 4 Jack chassis socket 3 5 mm acc to JIS 6560 JC35J3Z 3 poles stereo angular version with break contact for printed circuit boards 1 Temperature range 30 C 85 C 2 Materials Body Contact bush PBT VO according to UL 94 CuZn nickele
75. d Contact spring CuZn CuSn Cu alloy silvered 3 Mechanical data Insertion force 5 20 N Withdrawal force 4 20 Mating cycles gt 5000 Mating with 4 Electrical data Contact resistance lt 50 Rated current 1A jack plugs KLS 40 KLS 44 WKLS 40 Rated voltage 34 V AC DC Test voltage 500 V 60 s Insulation resistance 21050 KLBR 4 Embase femelle jack suivant JIS C 6560 JC35J3Z 3 5 mm 3 pdles st r o version angulaire avec contact repos pour cartes imprim es 1 Temp rature d utilisation 30 C 85 C 2 Mat riaux Corps isolant Douille de contact Ressort de contact 3 Caract ristiques m caniques PBT VO suivant UL 94 CuZn nickel CuZn CuSn Cu alliage argent Force d insertion 5 20 N Force de s paration 4 20 N Nombre de manceuvres 2 5000 Raccordement avec connecteurs m les jack KLS 40 KLS 44 WKLS 40 4 Caract ristiques lectriques R sistance de contact lt 50 Courant assign 1A Tension assign e 34 V AC DC Tension d ssai 500 V 60 s R sistance d isolement 21050 09 2007 DIP Switch 8 polos KS DBS9100K Dual in line Switches Specifications Contact rating 24 V DC 25 mA Contact resistance lt 50 Insulation resistance 100 MO at 500 V DC Dielectric strength 500 V DC for 1 minute Operating temperature 40 to 85 Mechanical life minimum 5000 operations per pole Material cover base PPS UL 94 0 black actuator PA66 UL 9
76. d for all pole lowpass and bandpass filters Key advantages compared to Mode 1 are higher available Qs see Table 3 and low output noise Mode Ze available fc ratios are 2 less than with Mode 1 see Table 2 so a wider overall range of 05 can be selected from a single clock when both modes are used together MODE 3 Figure 6 is the only mode which produces high pass filters The maximum clock frequency is somewhat less than with Mode 1 see Table 1 MODE 3A Figure 7 uses a separate op amp to sum the highpass and lowpass outputs of Mode 3 12 Hon Notch Gain as f approaches DC Hoy Notch Gain as f approaches fo vii Hoap Allpass Gain fz Qz f and Q of Complex Pole Pair creating a separate notch output This output allows the notch to be set independently of f by adjusting the op amp s feedback resistor ratio Ry Hj Ry Ri and are external resistors Because the notch can be independently set Mode 3A is also useful when designing pole zero filters such as elliptics SCN SWITCHED CAPACITOR NETWORK Figure 5 Filter Mode 2 Second Order Bandpass Lowpass and Notch MODE 3 SCN SWITCHED CAPACITOR NETWORK Figure 6 Filter Mode 3 Second Order Bandpass Lowpass and Highpass MAXIM Pin Programmable Universal and Bandpass Filters MODE 3A SCN SWITCHED CAPACITOR NETWORK Figure 7 Filter Mode 3A Second Order Bandpass Lowp
77. de circuitos impressos Protel DXP proporciona um sistema de desenho integrado e vers til para o desenho de PCBs junto com um completo conjunto de librarias de componentes Para al m disso permite a gera o de m ltiplos arquivos de sa da necess rios para a fabrica o do sistema eletr nico sendo compat vel com diferentes m quinas de fabrica o Uma vez que certos componentes n o existiam nas librarias do programa foi necess rio proceder seu desenho Na elabora o do desenho dos componentes para Protel DXP estudaram se os datasheets de todos os componentes em anexos de forma a se obter as dimens es e posi o dos diversos pinos de cada um deles Para o desenho e montagem do circuito foram escolhidos os seguintes componentes com sua marca e modelo respetivos Filtro MAXIM modelo MAX 263 BCPI Ficha USB tipo B para PCB Molex 67068 7041 Conversor DC DC de 5V para 5V Traco TMA 0505D Jack 3 5mm est reo para PCB Lumberg KLBR 4 DIP Switch 8 polos KS DBS9106K Jumpers AKSCT Z BLACK Barra de Pinos FCI 77313 101 06LF Rel gio de IMHz FOX F1100ELF 010 Bobines de filtragem de tens o Epcos B82144A2472K Resist ncias para os DIP Switch de 2 2 KQ Condensador eletrol tico 100 uF Condensador Cer mico de 100 nF 40 7 Implementa o da placa PCB 7 1 Desenho Para a implementa o da placa eletr nica tivemos em conta os diferentes blocos de atua o do filtro Es
78. deixando apenas passar as frequ ncias abaixo da frequ ncia de corte 73 376 Hz que ser o facilmente eliminadas pelo Power Supply Rejection Ratio PSRR do filtro eliminando assim ao m ximo qualquer perturba o das altas frequ ncias 5 5 Modo de opera o Observando os diferentes modos de opera o do filtro MAX 263 informa o detalhada no datasheet em anexo escolhemos o Modo 3 pois o nico modo capaz de trabalhar com filtro passa alto assim temos os 3 tipos requeridos filtro passa baixo passa banda e passa alto 5 6 Rel gio e c lculo de frequ ncia O filtro MAX 263 necessita de um rel gio externo para o seu correto funcionamento Recorrendo s tabelas 2 e 3 do Datasheet do filtro MAX 263 em anexo procedemos ao c lculo dos valores de frequ ncia para o rel gio externo Da Tabela 3 do datasheet do MAX 263 p gina 10 11 podemos obter os valores m nimo e m ximo que o fator de qualidade pode tomar m nimo 0 504 Q m ximo 64 Estes valores ir o ser usados para o c lculo das frequ ncias m nima e m xima adequadas para o rel gio 31 Para encontrar o valor m ximo da frequ ncia de rel gio vamos usar as equa es do filtro passa baixo e as equa es do filtro passa alto para o valor m nimo de rel gio FILTRO PASSA BAIXO Lowpass Figura 10 pagina 14 Datasheet MODE 3 Da figura 10 da p gina 14 podemos obter as equa es fundamentais para o filtro passa baixo LO
79. depois do filtro passivo RLC obtendo tamb m um valor de 5 14V e 5 15V para a tens o positiva e tens o negativa respetivamente H Por ltimo procedeu se verifica o dos pinos de alimenta o do filtro certificando que estava corretamente alimentado V Pino 10 do MAX 263 5 14V V Pino 18 do MAX 263 5 15 V GND Pino 19 do MAX 263 0 V Tamb m foram testados os DIP Switch tanto do fator de qualidade como da frequ ncia central com as resist ncias Pull up que v o aos pinos do filtro MAX 263 comprovando que mudando a posi o dos Switch de 0 a 1 obtemos nos correspondentes pontos de entrada ao filtro MAX 263 os valores de 5V para o caso de ter um 0 e valor de 5V para o caso de ter um 1 FO F2 FA gt V para 0 5V V para 1 45V Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 gt V para 0 5V V 1 5 46 8 2 Rel gio O rel gio FOX modelo F1100E anexos o Datasheet de 1 MHz alimentado a 5V de tens o o teste do laborat rio foi verificado que o rel gio trabalha a uma tens o de 5V com uma frequ ncia de 1MHz medido com o oscilosc pio e obtendo a onda quadrada do rel gio mostrada no gr fico que demostra correto funcionamento do rel gio Escala 2 no eixo y com medi o de 2 5 quadros obtemos 2 5 2 5V be ol gt o li im Figura 8 1 Medi o no Oscilosc pio da onda de alimenta o do rel gio A
80. dering code uH ance MHz mA Q MHz reel packing 2 33000 5 50 0 0796 35 150 0 22 B82144A2336J000 47000 40 0 0796 30 230 0 18 B82144A2476J000 68000 40 0 0796 25 290 0 15 B82144A2686J000 100000 40 0 0796 20 420 0 12 B82144A2107J000 For telecommunications in the blocking filter for 12 kHz and 16 kHz counting pulses 980 3 25 0 016 200 3 8 1 2 B82144A2984A000 1450 ZA 25 0 016 140 6 0 1 0 B82144A2145A500 2600 20 0 012 120 11 0 0 7 B82144A2265A000 3050 25 0 016 100 12 0 0 6 B82144A2305A500 5330 20 0 012 90 25 0 0 5 B82144A2535A300 1 Closer tolerances upon request 2 For Ammo pack the last digit has to be a 9 Example B82144A2336J009 Please read the mportant notes at the end of this document 11 05 A E P ses EPCOS RF chokes B82144A LBC series Impedance Z Inductance L versus frequency f measured with impedance analyzer 4191A HP 4194A 107 INDO131 7 Q 100000 pH B82144A 1 H 1 109 0000 ul 1000 uH 108 100 pH 10 uH 10 1 uH 10 10 10 10 wm wm Hz 10 f Q factor versus frequency f measured with impedance analyzer HP 4194A 200 INDO133 R B82144A Q 100000 pH 10000 pH 1000 LH 100 uH 10 uH 100 H 0 d 10 108 107 Hz 10 f Please read the Important notes at the end of this document ver
81. dos eles muito obrigado III Resumo No presente projeto pretende se implementar um circuito eletr nico universal de suporte a implementa o de filtros anal gicos na banda de udio projetado e desenhado numa placa PCB para o estudo dos comportamentos dos filtros Esta implementa o ser criada atrav s da sele o de diferentes valores caracter sticos dos filtros que poder o ser escolhidos dentro de uma grande gama de valores Este filtro de quarta ordem pode ser escolhido entre tr s tipos de filtros passa baixo passa alto e passa banda para observar os diferentes comportamentos e medidas da sua resposta em frequ ncia para os diversos valores dispon veis permitindo assim um estudo e compara o do filtro com o comportamento ideal de um filtro de quarta ordem Os diferentes comportamentos do circuito eletr nico foram medidos recorrendo ao computador com o programa de medi o autom tica da resposta de filtros anal gicos na banda do udio neste pode se observar que estes apresentam uma resposta em frequ ncia muito perto da ideal IV Indice 1 Introdu o x ende Ue eS ae HR Eo p dee te das 1 HR ee EAE A RS 1 1 2 Resultados a alcan ar UI nete e eet ou odds 1 l3 Enquadramento e oni enii MH tree ee ee ee HRS 2 2 Organizacao do relat rio iia bee ere e pre au 3 2 1 Cronograma do projeto sister xe Ree eee tee tes 4 3 Teora de e EE 5 3 1
82. e parts of this publication contain statements about the suitability of our products for certain areas of application These statements are based on our knowledge of typical require menis that are often placed on our products in the areas of application concerned We neverthe less expressly point out that such statements cannot be regarded as binding statements about the suitability of our products for a particular customer application As arule EPCOS is either unfamiliar with individual customer applications or less familiar with them than the customers themselves For these reasons it is always ultimately incumbent on the customer to check and decide whether an EPCOS product with the properties described in the product specification is suitable for use in a particular customer application We also point out that in individual cases a malfunction of passive electronic components or failure before the end of their usual service life cannot be completely ruled out in the current state of the art even if they are operated as specified In customer applications re quiring a very high level of operational safety and especially in customer applications in which the malfunction or failure of a passive electronic component could endanger human life or health e g in accident prevention or life saving systems it must therefore be ensured by means of suit able design of the customer application or other action taken by the customer e g installation o
83. e qualidade e frequ ncia central 60 Tabela 9 1 Logica binaria para os valores do fator de qualidade Q o 61 Tabela 9 2 Logica binaria para os valores de frequ ncia central D 62 1 Introdu o 1 1 Objetivos Neste projeto pretende se implementar um filtro universal program vel de quarta ordem que opere na banda de frequ ncia do espetro aud vel frequ ncias aud veis para os seres humanos 20Hz a 20KHz Para al m disso deve permitir escolher a frequ ncia de corte e o fator de qualidade atrav s da sele o de jumpers A alimenta o do filtro dever ser efetuada recorrendo alimenta o fornecida na porta USB de um PC No final deste projeto deve se obter um filtro universal para aplica es gen ricas tanto de uso comercial como acad mico o seu correto funcionamento dever ser demostrado em laborat rio para se poder comparar o seu comportamento te rico e pr tico 1 2 Resultados a alcan ar Hoje em dia existe alguma dificuldade em encontrar um filtro eletr nico capaz de apresentar diferentes comportamentos no que diz respeito sele o dos seus diversos par metros como por exemplo tipo de filtro frequ ncia de corte e o fator de qualidade Contudo existe uma grande variedade de filtros que fazem este trabalho mas de modo individual ou seja poss vel encontrar diferentes tipos de filtros passa baixo passa alto ou passa banda com frequ ncias de corte e fator de
84. eads To IEC 60068 2 21 test Ua gt 20 N RoHS compatible RoHS compatible is defined as compatible with the follow ing documents DIRECTIVE 2002 95 EC OF THE EUROPEAN PARLIA MENT AND OF THE COUNCIL of 13 February 2003 on the restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment COM 2004 606 final Proposal for a COUNCIL DECISION amending Directive 2002 95 EC of the European Parliament and of the Council for the purposes of establishing the maximum concentra tion values for certain hazardous substances in electrical and electronic equipment Mounting information When bending the leads take care that the start of winding areas at the face ends protected by glue and lacquer are not subjected to any mechanical stress Please read the mportant notes at the end of this document 11 05 A E P ses EPCOS RF chokes B82144A LBC series Color coding of the inductance value The inductance value and tolerance are encoded by means of colored bands in accordance with IEC 60062 The basic unit is uH 15 154 of inductance value 2nd band 2 d digit of inductance value 3 d band multiplier i e the power of ten by which the first two digits have to be multiplied 4th band tolerance of the inductance value STE Color code 1st band
85. elementos b sicos s o trans stores MOS e condensadores na gama dos pF Este tipo de estruturas tem tr s vantagens fundamentais Eliminam se as resist ncias As resist ncias tem a desvantagem de requerer reas extensas para al m disso os seus n veis de toler ncia s o muito altos para ser aceit veis As propriedades de frequ ncia do filtro passam a ser determinadas pelas rela es entre os valores dos condensadores n o pelo produto RC como os filtros anal gicos rela es que facilmente se podem controlar at precis es na ordem dos 0 1 mantendo excelentes caracter sticas no que diz respeito s varia es de temperatura ou envelhecimento As presta es relativamente frequ ncia dos filtros SC s o proporcionais frequ ncia do rel gio que podendo se controlar proporcionando assim caracter sticas program veis Como principal desvantagem dos filtros SC no que diz respeito ao ru do que o rel gio introduz nos sinais anal gicos 20 4 Requisitos do projeto 4 1 Introdu o Pretende se obter um circuito de suporte universal implementa o de filtros anal gicos na banda do udio Este circuito universal tem que realizar as principais fun es dos diversos tipos de filtros Dever ser capaz de se comportar como um filtro passa baixo onde passam as frequ ncias baixas at uma dada frequ ncia de corte Como um filtro passa alto onde exclui as frequ ncias baixas e deixa passar
86. em um comportamento G f 0 se f fc e G f 21 se f gt fc que podemos ver na forma ideal Ganho dB Banda de Banda de Rejei o Passagem fe Frequ ncia Hz Figura 3 7 Filtro Passa Alto Este filtro deixa passar a frequ ncias acima da frequ ncia de corte fc e elimina as frequ ncias abaixo da frequ ncia de corte fc ao contr rio de como atua o filtro passa baixo Filtro Passa Banda O filtro passa banda tem uma caracter stica ideal Ganho dB Banda de Rejei o Banda de Passagem Banda de Rejei o fci fo Frequ ncia Hz Figura 3 8 Filtro passa banda G f 21 se fci w lt fcz G f 0 se f fc f fc Este filtro caracteriza se por ter uma banda de passagem entre as frequ ncias de corte e e elimina os restantes valores Este filtro pode ser obtido recorrendo combinag o dos dois primeiros filtros passa baixo e passa alto Assim por exemplo se colocarmos em serie um filtro passa alto com fc 10 seguido de um filtro passa baixo com fc sendo fc gt obtemos um filtro passa banda Este processo pode se observar na seguinte figura Ganho dB Passa alto Passa baixo Passa banda fci fc Frequ ncia Hz Figura 3 9 Suma de filtro Passa Baixo e Passa Alto obtemos filtro passa banda Esta combina o dos dois filtros permite a passagem das frequ ncias compreendidas entre fc e fc como seria de esperar de um fi
87. er implementadas O LTC1060 opera com tens es de alimenta o nica ou dupla a partir dos 2 37V at 8V Quando utilizada uma fonte nica de 5V o filtro geralmente consome 12mW e pode operar com frequ ncias centrais at 10KHz Com fonte de 5V a gama de frequ ncias sobe at os 30 KHz e estende se a valores muito altos de Q que podem tamb m ser escolhidos 5 MAX263 264 e MAX267 268 Tanto o MAX263 264 e MAX267 268 s o projetados para aplica es de precis o de filtragem recorre a mesma tecnologia do LTC1060 switched capacitor O modo de opera o da frequ ncia central o fator de qualidade Q e modo de opera o selecionado atrav s de entrada de pinos digitais N o necessitando assim de componentes externos para a sele o do tipo de filtro passa baixo passa alto passa banda ou rejeita banda Em ambos os dispositivos est o inclu das a sele o de dois filtros de 2 ordem Com um rel gio de entrada e uma entrada de programa o 5 bit pode se ajustar ou definir respetivamente a frequ ncia central fo fator de qualidade Q Tem entradas de rel gio separadas para cada filtro para al m disso pode operar tanto com um rel gio externo como com um cristal O MAX263 e 267 operam com frequ ncias centrais at 57KHz enquanto o MAX264 e 268 ampliam o alcance da frequ ncia central at os 140K Hz utilizando para tal rela es mais baixas de fc x fo O MAX263 264 fornecido em 28 pinos DIP enquanto o M
88. esistors for multiple feedback bandpass designs A 4th order design example Figure 13 best illustrates how Table 5 is used Muitiple Feedback Example Requirements 4th order Chebyshev with 1 dB pass band ripple f 10kHz and bandwidth BW 2kHz 1 The overall filter Q is fo BW 10kHz 2kHz 5 Table 5 Multiple Feedback Bandpass Filter Constants 2 From Table 5 1 8219 3 The Q of each 2nd order selection is Qp 5 x 1 8219 9 09 4 is selected 10kQ is a convenient value 5 Ra KoRe Qp 2 1 5039 x 10k x 9 109 2 312k Qr x Kg In higher order filters the general equation is Ry KyRe Qp 2 N 6 Ro sets the overall gain A Ro KoRe Qp 2 2 A so for a gain of 1 1 0930 x o x 3 19 2329 226 8k in Pa er Order filters the general equation is Ro KogRe Qg 2 M where M order of filter 2 7 The filter f can be programmed using a wide 18053 of clock frequencies and fg ratios If 1MHz then fo 100 code 00000 resul in fo 8 A 2 5pF to 10pF capacitor may be required across Ro to prevent response peaking Cascading Filters In some designs such as very narrow band filters several second order sections with identical center frequency may be cascaded without multiple feed back The total Q of the resultant filter is ES Q Total Qy VN 4 Q is the Q of each individual filter section and N is the number of sections In Table 6 the Tot
89. f protective circuitry or redundancy that no injury or damage is sustained by third parties in the event of malfunction or failure of a passive electronic component The warnings cautions and product specific notes must be observed 4 In order to satisfy certain technical requirements some of the products described in this pub lication may contain substances subject to restrictions in certain jurisdictions e g be cause they are classed as hazardous Useful information on this will be found in our Material Data Sheets on the Internet www epcos com material Should you have any more detailed questions please contact our sales offices We constantly strive to improve our products Consequently the products described in this publication may change from time to time The same is true of the corresponding product specifications Please check therefore to what extent product descriptions and specifications contained in this publication are still applicable before or when you place an order We also reserve the right to discontinue production and delivery of products Consequent ly we cannot guarantee that all products named in this publication will always be available Unless otherwise agreed in individual contracts all orders are subject to the current version of the General Terms of Delivery for Products and Services in the Electrical Industry published by the German Electrical and Electronics Industry Association
90. higher bandwidth compared 14 to mode 3 Higher fy can be implemented and no need for external components as required in Mode 3A 52 Wn 52 w Q w Hone Notch output gain as f approaches 4 How Notch output gain as f approaches DC fa 2 G s Hone 5 lt o tn f LOG SCALE Figure 12 Second Order Notch Characteristics ALL PASS Mode 4 is the only configuration in which an allpass function can be realized 32 s wy 0 G s Ee a PRIMNS s Howe 8 W Q wo Hoap All pass output gain for DC lt f lt fc 4 fo wg 2T __ Filter Design Procedure The procedure for most filter designs is to first convert the required frequency response specifications to fos and Qs for the appropriate number of second order sections that implement the filter This can be done by using design equations or tables in available liter ature or can be conveniently calculated using Maxim s filter design software Once the fp and Qs have been found the next step is to turn them into the digital program coefficients required by the filter An oper ating Mode and clock frequency or clock center frequency ratio must also be selected Next if the sample rate fci 2 is low enough to cause significant errors the selected fos and Qs should be corrected to account for sampling effects by using Figure 17 or Maxim s design software In most cases the sampling errors are sma
91. idos por o conversor DC DC j que este trabalha a 100 KHz de frequ ncia Finalmente outra caracter stica considerada na alimenta o devido a sua import ncia foi a largura m nima das pistas de alimenta o e massa GND ja que preciso ter em conta as imped ncias destas Grandes correntes sobre largura de pistas m nimas podem provocar quedas de tens o n o desprez veis na placa PCB Para as pistas de alimenta o conforme medidas normalizadas criamos as pistas de Imm de largura para o resto de vias da paca PCB s o conforme a normativa de 0 7mm de largura No posicionamento do rel gio foi tido em conta a localiza o das pistas de sinal evitando poss veis interfer ncias de alta frequ ncia O filtro MAX 263 foi colocado no centro da placa PCB devido a grande quantidade de pinos de conex es 28 pinos e sendo o principal componente conecta se praticamente com todos os restantes componentes Para a sele o de valores do fator de qualidade Q e frequ ncia de corte fe que podem ser facilmente modificados pelo utilizador foi considerado um uso intuitivo separando os dois seletores DIP switch para uma maior facilidade de manipula o 41 Finalmente as entradas e sa das junto com a sele o dos tipos de filtros foram colocadas de forma acess vel e intuitiva ao utilizador para a sele o dos tr s tipos de filtros atraves de Jumpers de conex o colocados no extremo oposto alimenta o para evitar interfer ncias n
92. iliza o para filtros de ordem superior o mesmo 1 Ordem 1 Ordem Ge 2 Ordem Ra Ordem ai bi 3 Ordem 4 Ordem Figura 3 17 Ordem dos Filtros 3 4 Filtros de 2 ordem Como j vimos anteriormente a ordem dos filtros caracteriza se no caso dos filtros passivos pelo n mero de elementos RC ou RL que o circuito cont m Em ltima an lise o seu valor pode ser obtido pelo n mero de bobines e condensadores que constituem o filtro R 7 E V 1 V o Vi R V Filtro Passivo 1 Ordem Filtro Passivo 2 Ordem Figura 3 18 Filtro passivo de 1 ordem e filtro passivo de 2 ordem 16 Para os filtros ativos tipicamente compostos por um Amplificador Operacional OpAmp a ordem do filtro obtida pelo n mero de elementos com resposta RC ou RL que constituem o circuito 3 5 Circuitos de suporte a implementa o de filtros Durante o desenvolvimento deste trabalho procurou se recorrer a filtros ativos em vez de filtros passivos devido s vantagens que eles apresentam tais como a utiliza o de apenas resist ncias e condensadores para implementar todos os tipos de filtros e ocuparem pouco espa o e consequentemente pouco peso especialmente quando implementados em circuitos integrados Para al m disso permitem ajustar os par metros do filtro variando simplesmente o valor das resist ncias Contudo a sua largura de banda limitada para os elementos ativos que ronda as dezenas MHz
93. iltros Butterworth de ordem 2 3 e 4 4 nennen 15 Figura 3 17 Ordem dos Filtros eere rete epe A 16 Figura 3 18 Filtro passivo de 1 ordem e filtro passivo de 2 ordem sss 17 Figura 3 19 Topologia MFB 2 18 Figura 3 20 Topologia Sallen Key Ganho unidade eee 18 Figura 3 21 Topologia Sallen Key Ganho 1 2 R3 19 Figura 3 22 Conex es do Switch Capacitor 19 Figura 4 1 Conex o USB do Tipo 21 Tabela 4 1 Caracter sticas principais dos tipos de filtros era 24 Figura 5 1 Diagrama de Bloco principal eese nennen ennt eren 25 VIII Figura 5 2 Diagrama de Blocos do Filtro Max 263 sse en eene nen 26 Figura 5 3 Conex es da entrada sa da e alimenta o do filtro sees 27 Figura 5 4 Esquema do modo de conex o da placa eletr nica com O exterior 28 Figura 5 5 Canal Esquerdo L e Direito R na placa 28 Figura 5 6 Tipos de conex o e pinos correspondentes ao USB TI 29 Figura 5 7 Pinos alimenta o conversor DCD 30 Figura 5 8 Filtro passivo RLEC einen eere eet Het eR Re ee HR ete 30 Figura 5 9 C lculos Filtro pas
94. import ncia do teste do rel gio deve se ao facto das caracter sticas el tricas do MAX 263 uma vez que necess rio obter um sinal na entrada do pino do rel gio pino numero 14 do MAX 263 com determinadas caracter sticas anexos datasheet MAX 263 pagina 3 Clock Inputs onde temos que ter na parte superior uma tens o m nima acima de 2 4 V obter mais de 2 4 V e na parte inferior uma tens o m xima abaixo de 0 8V obter menos de 0 8 V como observamos no gr fico 47 Onda do Rel gio Limites de Alimenta o MIN 2 4V MAX 0 8V Figura 8 2 Onda de limites m ximo e m nimo de alimenta o do rel gio Com a alimenta o entre OV a 5V como observamos na figura de medi o da onda no oscilosc pio conseguimos cumprir estes valores m ximo e m nimo de alimenta o 8 3 Filtro Os testes realizados ao filtro no laborat rio remeteram se apenas a testar o correto funcionamento valor de todos os 28 pinos de conex o tendo em aten o as caracter sticas el tricas do filtro presente na tabela de par metros e condi es do datasheet pagina 2 e 3 em anexos A seguir est descrito o resultado obtido do teste dos 28 pinos do MAX 263 Pino 1 1 Entrada do filtro B do 2 andar ordem 2 Teste de continuidade pista com sa da do filtro A do 1 andar ordem 2 Pino 2 Sa da filtro A passa baixo Teste de continuidade pista com entrada filtro 1 Pino 3 S
95. input precisely set the filter center corner frequency Q is also programmed from 0 5 to 64 Separate clock inputs for each filter half operate with either an external clock or a crystal The MAX263 and 267 operate with center frequencies up to 57kHz while the MAX264 and 268 extend the fo range to 140kHz by employing lower fcLk fo ratios The MAX263 264 is supplied in 28 pin wide DIP and small outline packages while the MAX267 268 is supplied in 24 pin narrow DIP and wide SO packages All devices are available in commercial extended and military temperature ranges Applications Sonar and Avionics Instruments Anti Aliasing Filters Digital Signal Processing Vibration and Audio Analysis Matched Tracking Filters Typical Application IMA XIV MAX263 INPUT OUTPUT 5 4 1 26 Lol dad 60Hz NOTCH 120Hz NOTCH Sc to LOGIC Q LOGIC 60Hz 120Hz NOTCH FILTER MAXIM Features 32 Step Center Frequency Control 128 Step Q Control Independent Q and fy Programming Guaranteed Clock to f Ratio 1 A grade 75kHz f Range MAX264 268 Single 5V and 5V Operation eee o Ordering Information PART TEMP RANGE PACKAGE ACCURACY MAX263ACPI 0 C to 70 C Plastic DIP 1 MAX263BCPI 0 C to 70 C Plastic DIP 2 MAX263AEPI 40 C to 85 C Plastic DIP 1 2 MAX263BEPI MAX263ACWI MAX263BCWI 263 263
96. isso limita o comportamento dos filtros em altas frequ ncias Contudo na realiza o deste trabalho isso n o ser uma limita o uma vez que este ir operar em frequ ncias de udio 20Hz e 20K Hz As configura es ativas que se podem utilizar para a implementa o de alguns tipos de filtros que facilmente se encontram no mercado s o Sallen Key Realimenta o M ltipla MFB Multiple Feedback A topologia Sallen Key um filtro ativo valioso pela sua simplicidade O circuito produz um filtro passa baixo passa alto ou passa banda de segunda ordem utilizando duas resist ncias dois condensadores e um amplificador Estes filtros apresentam alguma sensibilidade varia o dos componentes Por outro lado a topologia de Realimenta o M ltipla utilizada para filtros que precisam de um alto ganho e alto fator de qualidade caracteriza se por ter uma boa estabilidade baixa imped ncia de sa da facilidade de ajuste de ganho e frequ ncia e requerem poucos componentes externos A elei o de uma das topologias depende de diversos fatores A topologia MFB utiliza se se quisermos assegurar uma sensibilidade baixa frente a varia es dos valores dos componentes Em geral a topologia Sallen Key melhor se a exatid o do ganho importante se utilizar com ganho a unidade e se o fator de qualidade Q baixo Tamb m prefer vel a topologia MFB para se es de filtros de altas frequ ncias e alto Q j que
97. lara e fi vel o que implica clareza e homogeneidade no planeamento e conte do Este relat rio foi criado de forma cuidada deste modo foram consideradas as seguintes regras na sua elabora o O relat rio deve conter um ndice incial dos pontos mais importantes a desenvolver no projeto Ferramentas de documenta o que ser o descritas nos pontos de escolha e sele o de componentes Partes comuns a todos os projetos com as normas de elabora o bibliografia lista de figuras e ou tabelas etc Documenta o dos componentes utilizados com inclus o destes em anexos para uma maior pesquisa de pormenores Vers es provis rias coordenadas com o orientador do projeto e outros poss veis componentes vers es revistas e vers es definitivas Tendo em conta as regras mencionadas o relat rio est organizado do seguinte modo Nas sec es ap s a introdu o 1 e a organiza o 2 ser o desenvolvidas as partes mais importantes do relat rio onde se far um estudo em pormenor sobre a teoria de filtros 3 com a sua defini o sua classifica o e caracter sticas Recolhem se os principais requisitos do projeto 4 com os poss veis circuitos e escolha de componentes dos blocos mais importantes de trabalho a alimenta o modos de opera o utiliza o de rel gio sele o de valores e sele o do tipo de filtro explicados em detalhe e de forma individual em 5 Em 6 apresentado o projeto do circuito com o programa Pro
98. le pole anti alias filter Note that the total offset will generally be less in multistage filters than when only one section is used since each offset is typically negative and each section inverts When the HP or BP outputs are used the offset can be removed with capacitor coupling TO FILTER INPUT TRIM GAIN Ry R2 5V 1 gt Figure 18 Circuit for DC Offset Adjustment Design Examples 4th Order Multiple Feedback Bandpass MAX268 In Figure 19 a pin programmed MAX268 operates as a 4th order 50kHz Chebyshev bandpass The specifi cations are Center frequency fo 50kHz Pass bandwidth 10kHz Max passband ripple 0 1dB Gain at center freq 1V V Two identical 2nd order sections and the internal op amp are used with multiple feedback The general form is as in Figure 13 Maxim s design program BP generates the programming codes and feedback resis tor values With a 2 5MHz crystal clock the realized parameters are Center frequency 50 305kHz Pass Bandwidth 10 07kHz Programmed fc fs ratio 50 27 3 Programmed 4 27 113 desired Q 4 215 Actual Q with error correction 4 21 Resistors Ro 131 Ro 75 Re 10k 18 892XVW 492XVMW P9cXVW E9CXVMW MAX263 MAX264 MAX267 MAX268 Pin Programmable Universal and Bandpass Filters GAIN dB Vin kel Al SI cke CLKA MAX268 CLKg FO Q6 Q5 Q4 Q2 Q1 00
99. ll enough to require no correction i e less than 1 In any case with or without correction the required 10 and Qs can then be selected from Tables 2 and 3 Maxim s filter design software can also perform this last step The desired fos and Qs are stated and the appropriate digital coefficients are supplied MAXIM Pin Programmable Universal and Bandpass Filters Multiple Feedback Bandpass Filters An alternate implementation of all pole bandpass filters ie Butterworth Chebyshev requires only one clock and common programming for all second order sections This can be useful with MAX26X pin programmed filters since the two second order halves must be programmed with the same 0 ratio and Q although they may use different clocks As shown in Figure 13 external resistors connect the outputs of cascaded filter sections to a summing op amp at the input Since each 2nd order section inverts gain Q the output from odd numbered sec tions except for the first must be inverted before being fed back as in the Bth order example in Figure 13 The MAX267 68 has an on chip amplifier for this purpose but the MAX263 64 requires external op amp s In multiple feedback filters the bandpass response is a function of the clock f ma ratio Q and feedback resistor ratios in Table 8 constants for calculating resistor ratios in common bandpass configurations are listed Maxim s filter design program BP also selects r
100. ltro passa banda Filtro Rejeita Banda A caracter stica ideal do filtro rejeita banda pode se ver figura 3 10 Ganho dB Banda de Banda eg Passagem Rejei o Banda de Passagem fci fc Frequ ncia Hz Figura 3 10 Filtro Rejeita Banda G f 0 se fci lt w lt fe 11 G f 1 se f fc f fc Ao contr rio do filtro passa banda o filtro rejeita banda deixa passar os valores abaixo da frequ ncia de corte fc e os valores acima da frequ ncia de corte La eliminando a parte central entre as frequ ncias f e 5 A semelhan a do filtro passa banda o filtro rejeita banda tamb m se pode obter a partir dos dois primeiros filtros passa baixo e passa alto Desta vez filtra se o sinal de entrada com um filtro passa baixo com fc e um filtro passa alto com fc sendo fc gt fc e soma se a sa da de ambos filtros confor me est representado na figura 3 11 Passa baixo f ci Saida rejeita banda Passa alto f c2 Figura 3 11 Diagrama conex o paralelo para filtro Rejeita Banda O comportamento do conjunto pode se observar na seguinte figura Ganho dB Passa baixo Passa alto Rejeita banda fci fc Frequ ncia Hz Figura 3 12 Filtro Rejeita Banda a partir de filtro Passa Baixo e Passa Alto 12 3 3 Caracteristicas dos filtros No que diz respeito s caracter sticas principais dos filtros podemos destacar as seguintes Resposta em amplitude e fase
101. m corte elevado na banda de rejei o com um decaimento de frequ ncia de 20N dB dec onde N a ordem do filtro Filtro Chebyshev 1 em homenagem a Pafnuty Chebyshev filtro com um corte agudo na frequ ncia de corte mas com a banda de passagem com ondula es Ripple gt 0 onde as suas caracter sticas matem ticas podem se derivar dos polin mios de Chebyshev Filtro Bessel 1 em homenagem ao astr nomo e matem tico Friedrich Bessel s o filtros que unicamente tem polos e s o desenhados para ter uma fase lineal na banda de passagem contudo apresentam uma maior zona de transi o entre as bandas de passagem e rejei o are Vout dB TES U T AANI 1k 10k 100k Frequency Amplitude Figura 3 4 Comportamento dos diferentes tipos de filtro Bessel Butterworth e Chebyshev 2 Numa ltima classifica o no que diz respeito sua resposta em frequ ncia podemos diferenciar quatro tipos de filtros filtro passa baixo filtro passa alto filtro passa banda e filtro rejeita banda Filtro Passa Baixo O filtro passa baixo tem uma fun o caracter stica ideal do tipo Ganho dB Banda de Banda de Passagem Rejei o fe Frequ ncia Hz Figura 3 5 Filtro Passa Baixo Quer dizer que quando f gt fc gt G f quando f fc gt G f 1 para caso ideal Desta forma apenas deixa passar as frequ ncias abaixo da frequ ncia de corte fc e elimina todas as
102. mlt g A 6 e ce a7 S v 2 Escola Superior de Tecnologia Relat rio final da cadeira de Projeto do curso de Eng Electrot cnica Implementa o de um circuito eletr nico universal de suporte implementa o de filtros anal gicos na banda do udio Departamento de Engenharia Electrot cnica Autor David Blasco Rueda 13138 Orientador Daniel Albuquerque Junho 2012 II Agradecimentos Gostaria de come ar por agradecer a Daniel Albuquerque pela oportunidade dada na realiza o deste projeto e de aprender com ele e ao Departamento de Engenharia Electrot cnica por permitir a realiza o com sucesso deste disponibilizando sempre que necess rio as suas instala es bem como todo o material necess rio Tamb m aos coordenadores Erasmus da Escola Superior de Tecnologia de Viseu Para todos os meus colegas e amigos especialmente os meus colegas de Erasmus Ignacio Roman e Enrique Santero porque sem eles sem os seus resumos sem os seus conselhos e ajuda prestada certamente n o estava a escrever estas linhas A toda a minha fam lia por me ajudar orientar e pelos conselhos recebidos ao longo destes anos e o apoio por estar longe de casa especialmente aos meus pais e irm os pelo carinho recebido deles nos bons e maus momentos e da educa o recebida da sua parte E Iliana porque todo o seu apoio ao longo deste ano foi muito importante para mim Para to
103. mo X maximo C fe maximo R Q minimo minimos 200 20000 Hz 0 6509 3 99 M Hz 33 1 844 Hz MAXIMO 3 99 M Hz Passa Baixo gt 1 844k Hz lt lt 3 99M Hz FILTRO PASSA ALTO High pass Figura 11 pag 14 data sheet MODE 3 HIGHPASS OUTPUT GAIN V V LOG SCALE E 1 Al U 1 SS av 1730 Figure 11 Second Order Highpass Characteristics Figura 5 12 Equa es e gr fico do filtro passa alto extra da do Datasheet do filtro MAX 26 Observamos as equa es para a frequ ncia de corte onde o valor depende de fo y do valor Q fe fo R Q Na figura 5 13 esta apresentado o grafico R Q para os varios valores de Q possiveis do filtro passa alto 34 0 94 4 0 8r 4 0 7 4 Figura 5 13 Gr fico de R Q filtro Passa Alto Deste modo o valor m nimo para R Q ser de 0 6436 e o maximo de 1 5364 Recorrendo tabela 2 verificamos que os valores de ferx fo para o MODO 3 est o compreendidos entre gt f fo R Q gt fo f R Q gt fo fork X fork X fe R Q gt fax X f R Q X MINIMO fe MINIMO R Q maximo maximo X maximo maximo R Q minimo Os valores m ximos e m nimos s o os seguintes X minimo 100 X maximo 200 fe minimo 20 Hz fe maximo 20000 Hz R Q minimo 1 5364 R Q maximo 0 6436 Deste m
104. nds 300 C Wide SO derate 11 8mW C above 70 C 944mW Stresses above those listed under Absolute Maximum Ratings may cause permanent damage to the device These are stress ratings only and functional operation of the device at these or any other conditions above those indicated in the operational sections of the specification is not implied Exposure to absolute Maximum ratings conditions for extended periods may affect the device reliability ELECTRICAL CHARACTERISTICS 5V V 5V CLK 5V 1 5MHz fc 197 92 for 263 67 and 138 23 for MAX264 68 Filter Mode 1 1 v and 0 V on F and Q inputs 25 C unless otherwise noted PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS Center Frequency Range See Table 1 Maximum Clock Frequency See Table 1 DES Lu win Ratio Error Note 1 TA Tun to T MAX26XA 0 2 10 e FEH fo Temperature Coefficient 5 ST Q Accuracy deviation from TA to ideal continuous filter Q 0 5108 MAX26XA 1 6 Note 2 Q 0 5t08 MAX26XB 1 10 16 to 32 MAX26XA 2 10 Q 16 to 32 MAX26XB 2 15 64 MAX26XA 4 20 Q 64 MAX26XB 4 25 Q Temperature Coefficient 20 ppm DC Lowpass Gain Accuracy MAX263 4 0 1 0 5 dB Gain Temperature Coefficient Lowpass at D C 5 Bandpass at fy 20
105. nel Canal Direito R Resist ncia V Volts VII Lista de Figuras e ou Tabelas Figura 2 1 Cronograma do projeto nennen nenne 4 Figura 3 1 Diferen a entre filtro passa banda real e filtro passa banda 6 Figura 3 2 Exemplo de filtro passivo REC 6 Figura 3 3 Exemplo de filtro ativo configura o n o Ipvergora esee 7 Figura 3 4 Comportamento dos diferentes tipos de filtro Bessel Butterworth e Chebyshev 2 8 Figura 3 3 Etltro Passa E E 8 Figura 3 6 Filtro Passa Baixo Real e filtro Passa Baixo Ideal eene 9 Figura 3 7 Eiltro Passt AlO iii mh e et e aretha eae eed 10 Figura 3 5 Filtro passa banda eter te 10 Figura 3 9 Suma de filtro Passa Baixo e Passa Alto obtemos filtro passa 10 Figura 3 10 Filtro Rejetrt Banda erret e 11 Figura 3 11 Diagrama conex o paralelo para filtro Rejeita Banda eese 12 Figura 3 12 Filtro Reie Banda a partir de filtro Passa Baixo e Passa Alto 12 Figura 3 13 Banda de passagem e banda de rejei o seen 13 Figura 3 14 Regi es de filtrado nerra ie dd 14 Figura 3 15 Filtros A e B com diferentes fatores de qualidade 3 sess 14 Figura 3 16 F
106. ng fcix fo ratios than the MAX263 67 to allow higher signal bandwidths and a wider programming range The reduced fe x fo ratios result in somewhat more deviation from ideal continuous filter parameters than with the MAX263 67 however these differences can be compensated using Figure 17 See Applications Hints or Maxim s filter design software The second order sections in the MAX263 64 67 68 are identical and may be used as matched dual track ing filters or can be cascaded to form higher order filters They can also be combined with external resistors and amplifiers for multiple feedback all pole bandpass filters In all MAX26X series filters the internal sample rate is one half the input clock rate CLK or CLKs due to an internal division by two All clock related data tables and other discussions in this data sheet refer to the frequency at the CLK or CLKe input i e twice the internal sample rate unless specifically stated otherwise MAXIMA Pin Programmable Universal and Bandpass Filters Detailed Description fo and Q Programming Figure 2 shows a block diagram of a complete filter Each 2nd order filter section has its own clock input however package pin limitations require that fo Q and Mode control be shared by both sections The actual center frequency is a function of the filter s clock rate fae fo control word see Table 2 and operating ode For some filter designs the MAX263 64
107. o do tipo de filtro no circuito final filtro passa baixo passa banda e passa alto utilizaremos conectores tipo jumper Estas conex es ir o ser feitas com pinos 38 O filtro MAX 263 constitu do por dois filtros separados de segundo ordem onde se pode escolher o mesmo tipo de filtro em cada um deles resultando na conjuga o de dois filtros em serie obtendo se assim um filtro de quarta ordem na sa da como mostramos na figura 5 17 Passa Banda Passa Alto BP H HP Figura 5 17 Sele o do tipo de filtro passa baixo passa banda ou passa alto Com a utiliza o dos dois filtros de segunda ordem consegue se obter na sa da um filtro de 4 ordem contudo existe uma pequena itera o entre o primeiro andar e o segundo andar que n o desprez vel na totalidade como inicialmente foi pensado que seria Isto deve se a imped ncia de entrada e de sa da que n o s o ideais por isso como poss vel melhoria para o futuro seria considerar a introdu o de um buffer entre os dois andares circuito ganho unit rio com elevada imped ncia de entrada e baixa imped ncia de sa da para evitar assim esta itera o entre os dois filtros de segunda ordem conectados 39 6 Projeto do circuito em Protel O programa escolhido para a realiza o da placa PCB foi o Protel DXP a escolha deve se ao facto de ser provavelmente um dos programas mais potente e completo que atualmente se encontra no mercado para a elabora o
108. o ser removido com a introdu o de uma bobina e dois condensadores em paralelo a resist ncia do circuito est inclu da na bobina j que as bobinas tamb m se comportam como uma resist ncia Para o caso da bobina escolhida a resist ncia interna aproximadamente 230 Q como observamos no datasheet da bobina em anexo para o valor da bobina de 47000 uH Para eliminar qualquer tipo de ru do necess rio ter uma frequ ncia de corte o menor poss vel para isso ser o introduzidos dois condensadores em paralelo um condensador eletrol tico de 100uF que garante uma frequ ncia de corte baixa e um condensador cer mico de 100nF que permite compensar o desvio da idealidade do condensador eletrol tico nas altas frequ ncias Com os valores escolhidos obt m se um filtro passa baixo de segunda ordem com frequ ncia de corte de 73 376 Hz e que apresenta uma atenua o de 125 5 dB nos 100 KHz frequ ncia de oscila o do conversor DC DC 30 R 2300 L 47000 uH Ceer 100nF Ceie 100uF C C Cer mico Electrolitico Ze Cor Cate 100 1 uF 1 R ZL C S ome VIC fc SE 73 376 Hz 7 2 2n 47000u 1001p Zc Filtro RLC Passo baixo de fc 73 376 Hz Figura 5 9 C lculos Filtro passivo RLC Na figura 5 9 observamos os c lculos da frequ ncia de corte para o filtro passivo passa baixo RLC e verificamos que as frequ ncias altas introduzidas pelo uso do conversor DC DC s o devidamente removidas
109. odo obtemos para o correto funcionamento do filtro passa alto uma frequ ncia de rel gio compreendida entre MINIMO X MINIMO f MINIMO R Q maximo MINIMO 100 20 Hz 1 5364 1 846 k Hz MAXIMO X MAXIMO ii fe MAXIMO R O mnimo 35 200 20000 Hz 0 6436 3 99 Hz minimo 1 846 Hz maximo 3 99 M Hz Passa Alto gt 1 844kHz lt fCLK lt 3 99M Hz Atrav s dos valores obtidos para a frequ ncia de rel gio escolhemos um valor interm dio de 1 MHz e calcul mos a frequ ncia de corte para o filtro passa baixo Frequ ncia de corte minima Fe min 0 504 ye 5052 5 gt 3288 609 Hz Frequ ncia de corte m xima max 64 e 9947 279 gt Femax 15455 19 Hz E para o filtro passa alto Frequ ncia de corte m nima Fe min 0 504 e 5052 5 gt Femin 3251 9 Hz Frequ ncia de corte m xima FC max 64 e fo 9947 279 gt Femax 15282 674 Hz No conjunto o filtro passa baixo e passa alto temos uma frequ ncia de corte m nima de 3251 9 Hz e m xima de 15282 674 Hz Como podemos verificar estes valores est o dentro do intervalo de frequ ncias do udio 20Hz 20 KHz conforme os requisitos iniciais A figura 5 14 apresenta um gr fico onde podemos observar o espectro de frequ ncias aud veis entre os 20 Hz e os 20KHz e o espectro da frequ ncia de corte com que o
110. os requisitos impostos Para a procura recorreu se aos cat logos dos diversos fabricantes de circuitos integrados fazendo se uma recolha dos filtros existentes no mercado que mais se aproximavam s necessidades do projeto Para al m disso considerou se tamb m os seguintes fatores complexidade no desenho da placa eletr nica tempo de entrega e preco 4 2 1 Compara o dos Circuitos No mercado n o existe uma grande sele o de filtros universais com capacidade de se escolher a frequ ncia f o fator de qualidade Q e os tr s tipos de filtros mencionados anteriormente nos requisitos passa baixo passa alto passa banda Ap s um exaustivo estudo das diferentes solu es encontradas reduziu se as poss veis solu es a apenas tr s circuitos A seguir apresentada uma breve descri o destes tr s circuitos com as suas caracter sticas principais 22 LTC106 O LTC1060 constitu do por dois filtros switched capacitor de alto rendimento Cada filtro juntamente com 2 a 5 resist ncias pode produzir diferentes filtros de 2 ordem como filtros passa baixo passa alto passa banda ou rejeita banda A frequ ncia central destes filtros pode ser ajustada pela varia o de um rel gio externo ou por um rel gio externo fixo e varia o do valor de algumas resist ncias Podem se implementar filtros at quarta ordem Quaisquer das configura es cl ssicas de filtros como Butterworth Chebyshev ou Bessel podem s
111. os sinais de udio e facilitar a conex o de cabos Em anexos est o apresentados todos os planos do desenho roteamento das pistas e dimens es dos buracos para o desenho da placa PCB Na figura 7 1 observamos uma imagem 3D da placa PCB em Protel DXP e na figura 7 2 observamos a Top Layer e a Bottom Layer no programa Protel DXP 00000000 500000060 00710226 gt 80009000000005 e 111111111111 Le 9900 999900006 ay R 00090000 10000000 1100000 623220 nananune Layer Bottom Layer Figura 7 1 Top Layer e Bottom Layer em Protel DXP 42 Figura 7 2 Visualiza o 3D em Protel DXP 7 2 Produ o Com o desenho da placa PCB terminado procedemos a fabrica o da placa na m quina do Laborat rio de Eletr nica no Departamento de Engenharia Eletrot cnica do IPV de Viseu A m quina para a produ o de placas uma LPKF ProtoMat modelo C30 C30 S Foi preciso uma pesquisa do formato em que os arquivos eram carregados na m quina e o estudo do manual do utilizador desta Para permitir exportar os planos do programa Protel num formato compat vel com a m quina LPKF ProtoMat formato CAM Ap s a obten o dos ficheiros no formato correto bastou carregar os arquivos no computador do laborat rio para obter a placa PCB 43 Top Layer Bottom Layer Figura 7 3 Top Layer e Bottom Layer da placa PCB 7 3 Montagem dos componentes Uma vez fabricada a placa PCB pro
112. ound Digital Inputs Filter programming is accomplished by tying input pins MO Mt FO F4 and Q0 Q6 to high or low voltage levels typically V and Inputs are not internally pulled up or down so these inputs must not be left unconnected Input thresholds are guaranteed to be no higher than V 0 5V and no lower than V 0 5V When driving the digital inputs i e the digital inputs 18 VIN Biden AA IN 750 CA fcik M Figure 16 MAX263 64 67 68 Input Model are tied to microprocessor lines additional protec tion is provided by placing a 1kQ resistor in series with the programming pins pull up resistors are used with switches at the programming inputs as might be the case in prototype breadboards the pull up resistors should be no more than 3 3kQ fo and Q at Low Sample Rates When low fc ratios and low Q settings are select ed deviation from ideal continuous filter response may be noticeable in some designs This is due to interac tion between and fo at low fc ratios and Qs data in Figure 17 quantifies these differences Since the errors are predictable the graphs can be used to cor rect the selected and Q so that the actual realized parameters are on target These predicted errors are not unique to MAX26X series devices and in fact occur with all sampled filters Consequently these corrections can be applied to other switched capacitor filters In the
113. ound Figura 5 6 Tipos de conex o e pinos correspondentes ao USB 7 Uma vez que o sistema necessita de ser alimentado atrav s da porta USB 2 0 do computador ou outra fonte externa compat vel com USB o qual fornece uma tens o de 5V e como o circuito MAX 263 necessita de uma tens o de alimentag o de 5V temos de introduzir um conversor DC DC O qual nos val proporcionar uma sa da de 5V a partir dos 5V do USB Devido as caracter sticas do MAX 263 mais concretamente a corrente m xima de alimentac o o conversor DC DC necessita de ser capaz de fornecer uma corrente superior a 20mA Escolhemos o conversor DC DC da Traco Power 0505 Datasheet em anexos que nos proporciona uma tens o de sa da em tr s pinos de 5V 5V e GND isolada do GND do USB a partir da tens o do USB o que nos permite alimentar corretamente o filtro e nos proporciona tamb m uma corrente m xima de 100mA superando as necessidades de corrente do filtro 20mA 29 Conversor DC DC Vin GND EV 5V 5 GND d a Y Entrada Saida Alimenta o USB Alimenta o ao Filtro Figura 5 7 Pinos alimenta o conversor DC DC Com a introdu o do conversor DC DC no nosso circuito que trabalha a 100 kHz vamos introduzir ru do de alta frequ ncia no sistema e para o evitar ser necess rio colocar um filtro passivo RLC passo baixo nas sa das de 5V e 5V R L Vi Vo Figura 5 8 Filtro passivo RLC Este ru d
114. puts MAX267 268 are fixed in Mode 1 24 17 23 22 15 21 FO F4 Clock center frequency ratio fc x fo programming inputs 12 11 10 9 15 16 21 13 14 19 00 06 Q programming inputs 22 25 6 20 23 6 9 7 4 OP IN Inverting input of uncommitted op amp on MAX267 268 only Noninverting input is internally connected to ground 3 OP OUT Output of uncommitted op amp on MAX267 268 only 5 89cXVW 492XVMW P9cXVW E9c XVM MAX263 MAX264 MAX267 MAX268 Pin Programmable Universal and Bandpass Filters SCN SWITCH CAPACITOR NETWORK 1 2 S3 MODE SELECT MO Mi MAX263 64 ONLY 00 06 TABLE 3 N HP AP MAX263 64 ONLY BP LP MAX263 64 ONLY FO F4 TABLE 2 THE MAX267 68 OPERATES ONLY AS A MODE 1 BANDPASS INTERNAL SWITCHES S1 S2 S3 ARE SHOWN FOR MODE 1 Figure 1 Filter Block Diagram One Second Order Section Introduction Each MAX26X device contains two second order filters In Figure 1 a block vie Soa of the state variable topology employed in one filter section shows how on chip switched capacitor networks provide adjustable feedback to control fo and Q Shared pro gramming inputs require that both halves of the filter be set for the same ratio and In the MAX263 and MAX264 universal filters switches S1 S3 are con trolled by inputs MO and 1 to set the filter operating mode The MAX267 68 bandpass filter operates only in Mode 1 The MAX264 68 uses a lower range of sampli
115. qualidade pr estabelecidos Estas caracter sticas s o normalmente estabelecidas recorrendo a componentes externos escolhidos a quando da implementa o do filtro Isto quer dizer que para uma dada frequ ncia de corte deve se determinar previamente todos valores dos componentes externos que ir o ser necess rios para criar o filtro De forma a cumprir os objetivos seria necess rio mudar os valores dos componentes externos facilmente Para al m disso seria tamb m necess rio mudar o tipo de componente por forma a implementar os diversos tipos de filtros Deste modo estes tipos de filtros s o pouco atrativos no desenho e implementa o do nosso filtro universal Para se conseguir uma grande diversidade de filtros deve ser poss vel selecionar os valores de frequ ncia de corte entre mais de 30 valores diferentes e para cada um destes escolher entre mais de 120 valores de fator de qualidade O que quer dizer que para um dado tipo de filtro poss vel obter mais de 3 600 filtros com caracter sticas destintas e se multiplicarmos entre os tr s diferentes tipos de filtro desejados passa baixo passa alto e passa banda obt m se mais de 10 800 poss veis configura es diferentes num mesmo filtro o que realmente uma grande vantagem no que diz respeito facilidade de utiliza o 1 3 Enquadramento A implementa o deste circuito eletr nico universal de suporte a implementa o de filtros anal gicos na banda do
116. r o fator de qualidade para o gr fico B maior do que para o gr fico A 3 Ordem Quando um filtro no caso dos filtros passivos constitu do apenas por um circuito simples RC ou RL diz se que de primeira ordem Quando tem N elementos destes designado por filtro de ordem N Como consequ ncia disto quanto maior for a ordem dos filtros menor ser a banda de transi o Na figura 3 16 pode se observar o efeito da varia o da ordem do filtro na sua resposta em amplitude No caso dos filtros ativos a ordem do filtro produz os mesmos resultados contudo o seu valor n o pode ser obtido pela contagem de circuitos simples Por outro lado a ordem dos filtros fornece indica es da inclina o da regi o de atenua o como pode se observar na figura 3 16 Deste modo se inclina o da regi o de atenua o n o for suficientemente abrupta dever se utilizar um filtro de ordem superior Filtros de Butterworth de distintos rdenes con la misma frecuencia de corte y distinta Magnitud pendiente Butter orden Butter orden Butter orden Frecuencia rad s Figura 3 16 Filtros Butterworth de ordem 2 3 e 4 4 15 Por outro lado os filtros de ordem superior podem ser constru dos recorrendo a filtros de ordem inferior A figura 3 17 mostra a forma de construir os filtros de ordem superior a um utilizando basicamente filtros de 1 e 2 ordem s mostram se at o filtro de 4 ordem contudo o crit rio de ut
117. res Os filtros lineares podem ser desenhados para eliminar determinadas bandas de frequ ncia ou mesmo uma dada frequ ncia do sinal Por outro lado os n o lineares costumam ser utilizados para eliminar picos de sinal tais como o ru do produzido por uma interfer ncia el trica ou de outros dispositivos um exemplo de filtros n o lineais pode ser um comparador de tens o ou tamb m um retificador Tamb m existe a diferen a entre filtros ideais e filtros reais Os filtros ideais s o seletores de frequ ncia que permitem a passagem sem distor o das componentes espectrais compreendidas nas bandas de passagem anulando completamente as componentes localizadas fora delas No que diz respeito aos filtros reais as respostas ideias s o de uma forma geral dif ceis de obter com uma quantidade finita de componentes Logo isso leva a que os filtros reais sejam apenas uma aproxima o em maior ou menor medida aos filtros ideais Na figura a seguir podemos observar a diferen a de um filtro passa banda real comparado com o correspondente filtro ideal Filtro Real Amplitude Filtro Ideal fi f2 Figura 3 1 Diferen a entre filtro passa banda real e filtro passa banda ideal Outra classifica o importante a classifica o entre filtros ativos e filtros passivos conforme a necessidade ou n o de elementos ativos tais como amplificadores Os filtros passivos s o conhecidos por este nome pois para a sua implementa o
118. ro BP 4 ordem Q 4 BP Medido FO MIN BP Teorico FO MIN BP Medido FO MAX BP Teorico FO MAX TEE 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Frequ ncia kHz Figura 8 14 Filtro Passa Banda para Q 4 Fo min 5052 5 Hz e Fo max 9947 279 Hz Fase 56 A primeira observa o sobre os gr ficos que nas figuras da compara o da fase parecem ocorrem varia es ou oscila es muito grandes mas neste caso n o ru do ou erro de medi o mas sim deve se ao facto de se tratar de valores de ngulos entre 0 e 360 que para determinados casos toma valores pr ximos de 0 e outros pr ximos de 360 mas este valores na realidade s o bastantes pr ximos ao contr rio do que aparenta no gr fico Podemos observar que os erros entre os valores te ricos e os valores ideais tanto para o ganho como para a fase n o diferem muito Note se ainda que temos que ter em conta os erros produzidos pelo pr prio filtro MAX 263 onde na figura 8 15 Datasheet pagina 19 podemos observar os gr ficos de erro que temos que ter em conta para o fator de qualidade e para a frequ ncia de corte Podemos observar no gr fico da figura 8 15 que para a frequ ncia central f0 o erro muito maior para valores de Q pequenos que para valores de Q grandes os quais s o quase erros m nimos de pequena percentagem observando tamb m que os erros produzidos para o f0 s o positivos Para o fator de
119. s da qual poderemos obter os sinais de sa da do filtro 21 A sele o da frequ ncia de corte poder ser escolhida atrav s de interruptores sele o do fator de qualidade Q e sele o da frequ ncia central f0 que permitam a escolha de diferentes valores dentro da gama aud vel entre os valores de 20Hz e 20 KHz que a gama dos sinais de udio que o ouvido humano pode ouvir Para al m de interruptores onde se pode escolher esta gama de frequ ncias o circuito tem que ter a presen a de outros interruptores onde se pode escolher o valor do fator de qualidade No que diz respeito s caracter sticas f sicas pretende se que a implementa o do circuito em primeiro lugar resulte num tamanho reduzido sendo necess rio ter em conta a rela o de tamanho dos componentes utilizados na produ o da placa conector USB entradas e sa das de udio interruptores de sele o de frequ ncia e fator de qualidade e outros componentes que na sua implementa o sejam precisos introduzir Por outro lado deve ser resistente de forma a permitir o seu uso di rio em ambientes laboratoriais Deste modo dever ser capaz de trabalhar numa gama de temperaturas entre 0 e 70 C 4 2 An lise de poss veis circuitos Uma vez estudados os requisitos do sistema com os quais temos que trabalhar e observando as diferentes partes que comp e o circuito Foi decidido iniciar a procura pelo circuito que implementasse um filtro que cumpra
120. sivo REC sees eene rennen 31 Figura 5 10 Equa es e gr fico do filtro passa baixo extra da do Datasheet do filtro MAX 263 32 Figura 5 11 Gr fico de Q filtro Passa Baixo 4 33 Figura 5 12 Equa es e gr fico do filtro passa alto extra da do Datasheet do filtro MAX 26 34 Figura 5 13 Gr fico de Q filtro D ssa Alto 35 Figura 5 14 Gr fico de frequ ncias aud veis e operativas do filtro sees 36 Figura 5 15 Modo de sele o dos pinos do fator de qualidade e frequ ncia central 38 Figura 5 16 Equa es da Frequ ncia de corte conforme tipo de filtro LP BP e HP 38 Figura 5 17 Sele o do tipo de filtro passa baixo passa banda ou passa alto 39 Figura 7 1 Top Layer e Bottom Layer em Protel DXP e rene 42 Figura 7 2 Visualiza o 3D em Protel DXP eese enses 43 Figura 7 3 Top Layer e Bottom Layer da placa PCB 000000000000 44 Figura 7 4 Montagem de todos os componentes da placa PCB sse 45 Figura 7 5 Identifica o d os componentes da placa PCB sse 45 Figura 8 1 Medi o no Oscilosc pio da onda de alimenta o do 16210 47 Figura 8 2 Onda de limites m ximo e m nimo de alimenta o do 6 10 48 Figura 8 3 Filtro Passa Baixo par
121. st ncia A corrente m xima para os pinos de 200 uA como tens o tem de ser superior a V 0 5V podemos obter o valor m ximo de Tens o Alimenta o Imax Rup gt V 0 5V SV 200 uA Rup gt 5V 0 5V Rup lt 2500 Q Com este valor m ximo de resist ncia Pull up escolhemos dentro da gama de resist ncias caracter sticas um valor de Rup 2200 Q A sele o da correta posi o dos DIP switch tanto para o fator de qualidade como para a frequ ncia faz se presentes na sec o do manual do utilizador 37 Fator de Qualidade Q Frequ ncia f0 A 1 f 700 Q1 02 Q3 Q4 06 Q5 sm Tq El 3 8 it Figura 5 15 Modo de sele o dos pinos do fator de qualidade e frequ ncia central Conforme a posi o dos interruptores de fator de qualidade Q e da frequ ncia central f0 obteremos um valor de frequ ncia de corte que vem definido para cada tipo de filtro conforme as equa es do tipo de filtro passa baixo passa banda ou passa alto que se encontram no datasheet do filtro MAX 263 em anexos e resumidos na figura 5 15 TP B LOWPASS OUTPUT ANDPASS OUTPUT HIGHPASS OUTPUT por gt os 2 3 0707 c 0707 Howe z z E z lt 5 4 4 6 fp fe fu fo tu 106 SCALE 106 SCALE ee feas Fears ther Figura 5 16 Equa es da Frequ ncia de corte conforme tipo de filtro LP BP e HP 5 8 Sele o do tipo de filtro Para a sele
122. sus DC load current Ipc measured with LCR meter HP 4275A 108 IND0132 9 uH 100000 uH B82144A 10000 uH Los 1000 pH 10 100 uH 102 10 uH 10 10 107 10 107 10 A 10 loc Current derating versus ambient temperature TA rated temperature Tg 40 C 12 00552 5 Top I Cp 0 8 0 6 0 4 0 2 00 20 40 60 80 100 140 E 11 05 A E P PR EPCOS RF chokes B82144A LBC series General technical data Rated inductance Lp Measuring frequency L lt 10 uH 1MHz 10 uH lt L lt 4700 uH 100 kHz L gt 4700 uH 10kHz Measuring current lt 1 Distance between measuring clamps 25 4 mm Q factor Qmin Measured with HP 4342A Rated current lg Maximum permissible DC current referred to 40 C ambient temperature for derating see below Inductance decrease AL Lg lt 10 referred to initial value at In at 20 C ambient temperature DC resistance Rmax Measured at 20 C ambient temperature distance between measuring clamps 25 4 mm Resonance frequency fres min Measured with Scalar Network Analyzer ZAS from Rohde amp Schwarz Climatic category 55 125 56 55 C 125 C 56 days damp heat test to IEC 60068 1 Solderability 235 C 2 s 290 wetting to IEC 60068 2 20 test Ta Resistance to soldering heat To IEC 60068 2 20 test Tb 260 C 10 Tensile strength of l
123. tel dando especial aten o na implementa o desenho produ o e montagem dos componentes na placa PCB em 7 Finalmente em 8 apresentam se os testes finais no laborat rio com as conclus es obtidas da compara o dos valores medidos com os valores te ricos Por ltimo 9 apresenta o manual do utilizador fornecendo uma tima utiliza o da placa eletr nica bem como com a gama de valores e conex es do filtro dispon veis 2 1 Cronograma do projeto Com todas as planifica es e levando um estudo e controlo do projeto com reuni es feitas com o orientador do projeto Daniel Albuquerque semanalmente e de dura o vari vel conforme o trabalho necess rio em cada uma das fases do projeto e aumentando a dura o das reuni es na parte final para a demostra o final junto com os pormenores da apresenta o do projeto apresenta se o cronograma realizado na evolu o dos 4 meses de elabora o do projeto N Nome Levantamento Bibliogr fico Comen o 20 02 2012 MAR 2012 ABR 2012 MAI 2012 JUN 2012 Final Dura o 26 2 04 3 113 18 3 25 3 04 03 2012 014 08 4 15 4 22 4 29 4 06 5 13 5 20 5 27 5 03 6 10 6 17 6 Estudo te rico preliminar do circuito 05 03 2012 18 03 2012 Desenho do Circuito 19 03 2012 08 04 2012 Implementa o do Circuito 09 04 2012 29 04 2012 Teste do Circuito 30 04 2012 13 05 2012 Compara
124. tens o de alimenta o de 5V Pino 19 GND Alimenta o OV massa Valor de tens o OV Teste de continuidade em diferentes pontos de massa da placa PCB Pino 20 OSC OUT Sa da do rel gio Pino n o conectado Teste de pino isolado Pino 21 Q2 Valor Q2 fator de qualidade Tens o V para 0 5V e para 1 5V Pino 22 Q3 Valor fator de qualidade Tens o V para 0 5V e para 1 5V Pino 23 F2 Valor F2 de frequ ncia central Tens o V para 0 5V e para 1 5V Pino 24 FO Valor FO de frequ ncia central Tens o V para 0 5V e para 1 5V Pino 25 Q4 Valor Q4 fator de qualidade Tens o V para 0 5V e para 1 5V Pino 26 HPs Sa da filtro B passa alto Teste de continuidade pista com sa da Jack 3 5mm canal L da sa da de udio Pino 27 Sa da filtro B passa banda Teste de continuidade pista com sa da Jack 3 5mm canal L da sa da de udio Pino 28 LP Sa da filtro B passa baixo Teste de continuidade pista com sa da Jack 3 5mm canal L da sa da de udio 8 4 Testes finais Nos testes finais realizaram se testes globais do correto funcionamento da placa PCB estes testes tem como objetivo verificar o funcionamento do filtro e poder compar lo com os valores te ricos Para esse fim o estudo do filtro faz se com a ajuda de um programa de medi o
125. tes podem ser divididos em alimenta o rel gio sele o do fator de qualidade sele o da frequ ncia de corte sele o do tipo de filtro e entrada sa da do circuito Para um correto posicionamento pr vio dos componentes sobre a placa PCB preciso ter um certo cuidado e estudar seu posicionamento orienta o e n o os posicionar em locais demasiado perto dos extremos da placa Outro fator importante no desenho do filtro foi fazer a placa PCB com duas faces Top Layer e Bottom Layer para minimizar o tamanho da placa PCB facilitar o processo de soldar a placa e facilidade de rotear pistas para os diferentes componentes tendo em conta elabora o de buracos de conex o entre faces e para interconectar os diferentes planos de massas GND de ambas as faces Na alimenta o foi importante isolar a massa do conector USB do plano de massas da placa PCB contudo estas massas podem ser unidas atrav s de um jumper de conex o deixando para o utilizador a escolha de isolar as massas do circuito Note se que este isolamento pode permitir poss veis ru dos e melhorar assim a performance do filtro Para al m disso o bloco de alimenta o foi afastado o mais poss vel da entradas e sa da do filtro evitando assim poss veis interfer ncias que o conversor DC DC possa provocar nos sinais de entrada e sa da Em adi o a isto foi introduzido na alimenta o um filtro passivo RLC passa baixo para minimizar assim o efeito dos ru dos produz
126. u ncia central f LOGIC a sele o feita com 5 posi es entre FO at F4 Estes blocos do filtro MAX 263 v o ser vistos mais detalhadamente e explicados nas se es seguintes 26 5 3 Conex o da entrada e sa da Temos de dotar ao circuito com conex es de entrada e sa da para poder percorrer uma onda de udio atrav s do circuito para tal utilizamos conectores udio dos mais comuns e utilizados como s o os conectores f mea Jack 3 5 mm para assim poder facilmente conectar um cabo Jack 3 5mm para a entrada e sa da de sinais do udio utilizados em numerosos dispositivos para a transmiss o de som em formato anal gico Entrada Audio Alimenta o USB dam q e Figura 5 3 Conex es da entrada sa da e alimenta o do filtro FILTRO EA O dispositivo escolhido para a montagem no circuito um Jack de 3 5mm da marca Lumberg modelo KLBR 4 anexo Datasheet que t m 3 polos de conex o vers o est reo os quais correspondem a massa GND canal direito R e canal esquerdo L para placas de circuito impresso 27 Ro SY SA HN kl i fe Ba hi z Y GND GND amp Figura 5 4 Esquema do modo de conex o da placa eletr nica com o exterior No circuito eletr nico a implementar vamos ter na entrada dois sinais que s o os correspondentes ao canal direito R e ao canal esquerdo L Para poder estudar o sinal que percorre o filtro necess rio comparar o sin
127. utilizam se dispositivos passivos tais como resist ncias bobines e condensadores R L C A principal desvantagem destes filtros o tamanho da bobine uma vez que estas podem ser muito volumosas para bobines de valor elevado T R 7 Vi L Vo K 1 LCS RCS 1 1 1 L PEER E q i E gt Figura 3 2 Exemplo de filtro passivo RLC Nos filtros ativos incluem se resist ncias condensadores e amplificadores operacionais R C OpAmp eliminando as bobines e obtendo se v rias vantagens como por exemplo um comportamento mais pr ximo do ideal sobretudo nas baixas frequ ncias devido a elimina o das bobines Tamb m tem boa capacidade de isolamento devido a alta imped ncia de entrada e baixa de sa da para al m da possibilidade de amplifica o e fator de qualidade Q alto Figura 3 3 Exemplo de filtro ativo configura o n o inversora No que diz respeito ao comportamento de um filtro este pode ser descrito pela sua fun o de transfer ncia Esta determina a forma como o sinal aplicado mudar em amplitude e em fase ao atravessar o filtro Logo a fun o de transfer ncia permite identificar as carater sticas do filtro Alguns filtros apresentam caracter sticas semelhantes pertencendo desta forma mesma fam lia sendo as mais habituais apresentadas a seguir Filtro Butterworh 1 em homenagem ao engenheiro brit nico Stephen Butterworth filtro b sico com uma banda de passo suave Ripple 0 e u
128. vidual stage Q bandwidth are listed for up to five identical second order sections B is the bandwidth of each section In high order bandpass filters that do not use multiple feedback stages with different fos and Qs may also be cascaded When this happens the overall filter gain at the bandpass center frequency is not simply the product of the individual gains because fos the frequency where each section s gain is specified is different for each second order section The gain of each section at the cascaded filter s center frequency must be determined to obtain the total gain For all pole filters the gain H fp at each second order section s fy is divided by adjustment factor G to obtain that section s gain H fogp at the overall center frequency H fg G Section 1 s Gain at fogp QUE 1 2 F Q 2 4 E where E fo foBp Q4 and fo are the gain adjustment factor and fo for the first of the cascaded second order sections he gain of the other sections 2 3 etc at fogp is determined the same way The overall gain is H fogp Holfogp etc For cascaded filters with zeros fz such as elliptics the gain adjustment factor for each stage is Fal Fi 1 El F42 Fz4 1 where Fz fz4 fogp and is the same as above 2ND ORDER FILTER A 1 d IC 1 4TH ORDER MULTIPLE FEEDBACK BANDPASS VA
129. w sampling errors may be large enough to deserve attention From Figure 17 if 6 is near 130 fo is 400kHz foa and fo will be about 4 and 1 5 high respectively Q4 an will be 1 2 and 0 5 low These errors may not be large enough to worry about but are corrected here within the programming resolution of the MAX263 by the filter design Pag PZ and MPP foa and f are programmed to different values Na 10 Na 5 for this reason Mode 1 CLKa CLKg 400kHz fo Toa 135 08 N 11 target foa 2961Hz actual 3008Hz tetos 138 23 N 12 Target fog 2894Hz actual 3015Hz 1 31 N 79 actual Q 1 30 QA 0 547 N 11 actual Q 0 542 NN RE q eer ieee E es 61 892XVW Z92XVW r92XVW E9c XVMW Pin Programmable Universal and Bandpass Filters MAX263 MAX264 MAX267 MAX268 MAX263 264 packages are 28 pin 0 6 wide DIP and 28 pin 0 3 wide SO Smali Outline MAX267 268 packages are 24 pin 0 3 narrow DIP and 24 pin 0 3 wide SO Smail Outline 22 Ordering Information continued Chip Topography PART TEMP RANGE ACCURACY MAX264AEPI 40 C to 85 Plastic DIP 264 40 C to 85 C Plastic DIP MAX264ACWI 0 C to 70 C Wide SO Lu MAX264BCWI 0 C to 70 C Wide SO OP OUT MAX2

Filtro 01

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