WEBENCH^® 필터 디자이너

단 몇 분 내에 능동 필터 설계하기!

능동 필터는 최신 전자기기에서 필수적인 부품으로, 모든 데이터 수집 시스템에서 아날로그-디지털 컨버터 이전에 안티알리아싱 필터로 대역폭을 제한하거나 디지털-아날로그 컨버터 이후에 안티이미징 필터로 사용하는 데 필요합니다. 계측기에서 정확한 신호 측정을 위해 필수적인 부품입니다. 능동 필터는 1Hz 미만 ~ 10MHz 범위의 주파수를 제거하는 데 사용되며 이러한 용도로 수동 필터 설계를 사용할 경우 부품의 비용과 크기가 크게 높아집니다. 이러한 회로의 설계와 검증은 지루하며 시간이 많이 걸립니다.

WEBENCH^&reg 필터 디자이너을 사용하면 몇 분 이내에 완벽한 여러 단계의 능동 필터 솔루션을 설계, 최적화 및 시뮬레이션할 수 있습니다. 엄선된 TI 연산 증폭기와 TI 공급업체 파트너의 수동 부품을 사용하여 최적화된 필터 설계를 만들어 보십시오.

저역 통과, 고역 통과, 대역 통과 및 대역 저지 필터 유형 중에서 선택합니다. 감쇠, 그룹 지연 및 계단 응답에 대한 성능 제약을 지정합니다. Chebyshev, Butterworth, Bessel, 6dB 과도 가우시안, 12dB 과도 가우시안, 선형 위상 0.05°, 선형 위상 0.005° 등과 같은 다양한 필터 응답 중에서 선택합니다. 펄스 응답, 정착 시간, 최저 비용, 통과 대역 리플 및 저지 대역 감쇠를 최적화하여 해당 설계에 가장 적합한 필터 응답을 결정합니다.

Sallen-Key, Multiple Feedback, Bainter 토폴로지를 사용하여 필터를 설계합니다. 게인 대역폭, 전류, 가격 및 기타 조건을 평가하여 설계에 가장 적합한 연산 증폭기를 선택합니다. 최적, 0.1%, 1%, 2%, 5% 사이의 레지스터/커패시터 오차를 지정합니다. 사용자 정의 커패시터 시드 값으로 실험합니다. 감도, 최저 가격 및 최소 풋프린트에 맞게 필터 토폴로지를 최적화합니다.

폐회로 주파수 응답, 계단 응답 및 사인파 응답 분석 옵션으로 SPICE 전기 시뮬레이션을 실행하여 설계를 분석합니다.

단계별 진행:

WEBENCH 필터 디자이너 이용하기

WEBENCH 필터 디자이너에 액세스하려면 필터 탭을 클릭하고 원하는 필터 유형(저역 통과, 고역 통과, 대역 통과 또는 대역 저지)을 선택한 다음 필터 설계 시작을 클릭합니다.

필터 요구 사항 지정

WEBENCH 필터 디자이너를 시작합니다. 먼저 필터 디자이너 요구 사항 페이지를 볼 수 있습니다. 오른쪽 그림과 이어지는 내용을 읽으십시오.

1. 저역 통과, 고역 통과, 대역 통과 및 대역 저지 중에서 원하는 필터 응답을 선택합니다.
2. 필터 검색 또는 필터 지정을 선택하여 설계 기본 설정에 맞는 입력 스타일을 조정합니다. 필터 검색을 선택하면 요구 사항에 맞는 필터 근사 유형을 추천합니다. 필터 지정을 사용하면 필터 계층과 근사 유형(예: 2계층, Butterworth 필터)을 지정할 수 있습니다.
3. 원하는 주파수와 게인 조건을 입력합니다. 아래에 전원 공급 전압을 입력해야 합니다.
4. 단순 또는 고급 모드로 필터 설계 절차를 시작할 수 있습니다. 단순 모드에서 고급 보기를 선택 해제하면 솔루션 표와 연관 그래프만 표시되는 단순 보기를 만듭니다. 고급 모드에서 고급 보기를 선택하면 솔루션 표와 연관 그래프, WEBENCH Optimizer, 고급 차트 창이 표시됩니다.
5. 모드를 선택한 다음 필터 설계 시작을 클릭하여 Filter Designer Visualizer 페이지로 이동할 수 있습니다.

Filter Designer Visualizer를 사용한 필터 응답 솔루션 보기 및 최적화

Filter Designer Visualizer(단순 모드 사용)

이 페이지의 상단에는 아래 솔루션 표의 멤버에 대한 이상적인 게인, 위상, 그룹 지연, 계단 응답이 표시됩니다. 곡선 위로 마우스 커서를 올리면 근사 유형, 계층, X축과 Y축 값이 표시됩니다. 확대/축소 기능으로 그래프를 크게 보거나 작게 볼 수 있습니다.

페이지 하단에는 선택, 필터 응답(또는 근사), 색상, 계층, 단계 수, 최대 Q와 Abs 열이 표시됩니다. 각 열에 대한 설명은 다음과 같습니다.

• 선택(녹색 버튼)을 클릭하면 선택한 필터와 함께 다음 페이지로 이동합니다.
• 필터 응답에는 이전 페이지에서 입력한 값에 사용할 수 있는 필터 근사 유형이 표시됩니다.
• 색상은 페이지 상단의 그래프와 연관되어 있습니다.
• 계층은 필터 설계에 있는 극점과 영점의 수와 연관되어 있습니다. 예를 들어 2계층 필터의 경우 다음과 같습니다.
  
  

  필터 유형	계층	극점 수	영점 수
  저역 통과	2	2	0
  고역 통과	2	0	2
  대역 통과	2	1	1
  대역 저지	2	1	1

  가능한 저역 통과 및 고역 통과 필터 계층은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10입니다.

  가능한 대역 통과 및 대역 저지 필터 계층은 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20입니다.

• 단계 수는 설계에 사용되는 필터 단계의 수를 나타냅니다.
• 최대 Q는 필터의 전체 Q 또는 품질 요인을 정의합니다. 이 값은 1/(2*감쇠율)과 같습니다. 최대 Q가 0.5 미만이면 시스템이 과감쇠됩니다. Q가 0.5이면 시스템이 심각하게 감쇠됩니다. Q가 0.5보다 높으면 시스템이 미급 감쇠됩니다. 능동 필터의 품질 요인에 대한 자세한 내용은 TI의 블로그인 연산 증폭기가 링잉합니까? Q를 살펴보세요!를 참조하십시오.
• Abs는 fs(저지 대역 주파수)에서 저지 대역 감쇠입니다.

만들고자 하는 필터를 찾았다면 녹색 선택 버튼을 클릭하여 회로도 페이지로 이동할 수 있습니다.

Filter Designer Visualizer(고급 모드 사용)

시작에서 최종 필터 설계까지 도와줄 여섯 개의 하위 창이 있습니다. 하단의 세 개 하위 창부터 시작해 보겠습니다.

솔루션 표에는 단순 모드와 동일한 열이 있습니다. 위 섹션에서 솔루션 표에 대해 설명했으므로 참고하십시오.

차트도 단순 모드에서 설명한 이상 그래프(게인, 위상, 그룹 지연 및 계단 응답)가 표시됩니다. 단순 모드와 마찬가지로 고급 모드에서도 곡선을 확대/축소하여 더 자세히 볼 수 있습니다.

고급 차트 기능을 사용하면 솔루션 표의 능동 필터를 그래픽 방식으로 표시할 수 있습니다. X축, Y축, 풍선의 크기로 솔루션 표 열에 지정된 값이 표시됩니다. 예를 들어 위 그림의 경우 다음과 같습니다.

• X축 – Abs
• Y축 – 최대 Q
• 풍선 크기 - 필터 계층

이제 상단의 하부 창에 대해 알아보겠습니다.

옵티마이저 노브를 사용하여 필터를 특성에 따라 정렬할 수 있습니다. 솔루션 표의 필터 순서는 상단에서 선택한 조건에 가장 적합한 것으로 재정렬됩니다. 필터의 특성은 다음과 같습니다.

1. 최고 펄스 응답을 선택하면 그룹 지연이 가장 낮은 설계로 정렬됩니다. 일반적으로 이러한 설계가 최고의 과도 충실도를 가집니다.
2. 최저 설정 시간을 선택하면 설정 시간이 가장 짧은 설계가 먼저 정렬됩니다. 많은 경우 이러한 설계의 그룹 지연의 가장 적습니다.
3. 최저 비용을 선택하면 최저 비용의 증폭기와 가장 낮은 계층의 필터로 정렬됩니다. 이 알고리즘은 부품 수가 적은 설계를 선택합니다.
4. 최저 통과 대역 리플을 선택하면 플랫 통과 대역 응답을 극대화하는 설계로 정렬됩니다.
5. 최고 저지 대역 감쇠를 선택하면 정지 대역 주파수에서 감쇠가 가장 높은 설계가 상단에 정렬됩니다.

입력 변경 필드에 값을 입력하여 원래 제약을 수정하고 다시 계산을 클릭하면 수정의 결과를 즉시 확인할 수 있습니다.

추가 사양(선택 사항) 버튼을 클릭하면 그룹 지연과 계단 응답에 대한 매개 변수와 한계를 제어할 수 있는 페이지로 이동하게 됩니다. 설정한 한계에 따라 사양 내에서 솔루션 표의 이상적 필터 계산이 결정됩니다.

솔루션 표에서 그룹 지연을 볼 수 있습니다. 녹색은 통과를, 빨간색을 실패를 나타냅니다.

결과 구체화 슬라이더는 필터를 정렬할 수 있는 또 하나의 방법입니다. 슬라이더를 클릭하고 움직여 필터 응답의 범위를 좁힐 수 있습니다.

필터를 찾았다면 녹색 선택 버튼을 클릭하여 회로도가 표시되는 설계 요약 페이지로 이동할 수 있습니다.

설계 요약

필터 응답을 선택했다면 실제 증폭기, 레지스터 및 커패시터를 포함한 완전한 회로를 볼 수 있습니다.

회로도 창은 두 개의 섹션으로 구분되어 있습니다. 이 설계에 여러 단계가 표시될 수 있습니다. 이 경우 두 단계가 표시됩니다.

화면의 중앙 부분에는 각 단계의 특성을 보여주는 세 개의 섹션이 있습니다. 이 섹션에서 게인과 필터 토폴로지, 회로도와 BOM(bill of materials) 표를 업데이트할 수 있습니다.

페이지 상단에는 증폭기에 필요한 단계 토폴로지, 게인, 차단 주파수, Q 및 대역폭 정보가 있습니다. 각 개별 단계에 대한 게인과 토폴로지를 변경할 수 있습니다.

이 페이지의 왼쪽에는 토폴로지 사양, 설계 요약, 설계를 공유할 수 있는 옵션이 있습니다.

토폴로지 사양 영역에서 증폭기, 토폴로지, 커패시터 시드 및 허용 오차를 변경할 수 있습니다.

대체를 선택하면 증폭기를 변경할 수 있습니다.

필터 토폴로지 섹션에서 필터 시스템 토폴로지, 커패시터 시드 값, 저항 허용 오차 및 커패시터 허용 오차를 조정할 수 있습니다.

이 영역에서 값을 변경할 경우 녹색 업데이트 버튼을 클릭하여 변경 내용을 적용하십시오.

필터 디자이너 시뮬레이션

페이지 상단에서 다음을 할 수 있습니다.

• 시뮬레이션을 사용하여 시뮬레이션 페이지로 이동
• 시뮬레이션 내보내기로 회로를 TINA-TI^™ 시뮬레이터로 내보내기
• 인쇄를 사용하여 설계 보고서 PDF 파일 생성

시뮬레이션을 클릭하면 시뮬레이션 환경으로 이동합니다.

페이지의 오른쪽 중앙에 완전한 회로 다이어그램을 볼 수 있습니다. 왼쪽 중앙에는 시뮬레이션 결과가 표시됩니다. 오른쪽 위에는 시뮬레이션 옵션인 폐회로 응답, 사인파, 계단 응답이 있습니다. 자극을 수정하려면 입력 또는 출력 부품을 클릭합니다. 새 시뮬레이션 시작을 클릭하여 시뮬레이션을 실행합니다.

오른쪽에서 시뮬레이션 결과를 봅니다.

전기 시뮬레이션 검토

페이지 상단의 인쇄 아이콘을 클릭하여 전기 시뮬레이션 보고서를 만들 수 있습니다. 이 보고서에는 필터 회로 다이어그램, BOM, 시뮬레이션의 그래픽 결과, 설계 입력의 목록이 포함됩니다.

의견

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