автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Точность фазочастотных характеристик гибридных и КМОП-устройств частотной селекции

ВОРОНЕЖСКИЙ ачЗУЛАРСТВШШ УНИВЕРСИТЕТ

РГБ ОД

г/;

' На правах рукописи

НЕВЕЖИН ЕВгаНИП ВАСИЛЬЕВИЧ

ТОЧНОСТЬ ГАЗОЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГИБРИДНЫХ И КМОП-УОТРОИСТВ ЧАСТОТНОЙ СЕЛЕКЦИИ

Специальность: 05.27.01 - твердотельная влшстроникп,

микровдзктроника

АВТОРЕФЕРАТ диссертаций на соискание ученой степени кандидата техничэских наук

Работа выполнена на кафедре физики полупроводников и и микроэлектроники Воронежского государственного университета

Шумный руководитель: доктор технических наук лрофдосор Сыноров В.Ф.

'Официальные оппоненты: доктор технических "Наук

профессор Крюков Ю. Г. кандида: технических наук-зам. генерального директора ПО "Электроника" Черников А. Ы.

Ведущая организация - Институт космических исследований Российской Академии каук

Защита состоится " " 1994 г. в 14 часов }

заседании специализированного совета 11 053.43.03 Воронегскоз государств0!шого университета по адресу: 394693, Воронес, Цент] Университетская: пл., 1.

С диссертацией коено ознакомиться в библиотеке университета.

ПЛ

Автореферат' разослан г.

Учений секретарь специал-.зитоглнного >

/

кандидат тех. нау}; доцеиг • / . е ■" - : , ■ " К.\-,:;ин

Задача проектирог-ания микросхем частотной селекции представляет ,собой комплекс проблем, свлкшша с вопросами яппрокош.гашш Функций, схемотехники, технологического обеспечения, эптимизашш, настройки, расчета надежности и серийноспособности. Многообразие технических требований, пр-эдглвляемих' к втим устройствам, затрудняет формулировку какого-д;:бо общего критерия •качества разработки, в должной мере учитывавшего эффективность • решения каадого из поставленных вопросов. Опираясь па то, что фор7а шстотншс характеристик (ЧХ) является вагтиейшн продуктом юречисленных этапов проектирования, че дсфришиа при отклонении тарзмитров элементов устройства от номинальных значений в процесса юготовления и последующей эксплуаташш иогвт бить использогона в •качестве меры их объединяющей и з значительней степени определявшей . фоизводственнне, эксплуатационные и экономические . показатели'! шкросхем.

Точного решения задачи статистического анализа ЧХ, • но ■уществует даке для простейших случаев. Трудность решения сугубляется глубокой корреляционной связью, ■ свойственной лементам, изготовленным по групповой технологии, к 'которой ' тносится производство гибридных и КМОП-схеи. Достоверные езультатн могут дать машинные методы и, впервую очередь, мэт<?д татистических испытаний. Однако практика показывает, .. что риечлемая точность расчетов достигается -ценой больших ' ¿затрат аншного времени, а интерпретация . результатов требуат'-эиолнителышх исследований, поскольку метод не дает информант с гг!ПР)2! ■пл.ияния отдельных элементов на рээ'/льИфупцус • чечету?) 1ря':тэг:г'Г!!::у. В силу малссти измег-: г/1 параметре" з.'е'^нтэп

плодотворной оказывается идея линеаризации отклонений ' открывающая путь для применения метода моментов и.пн приемов расч! по--наихудшему с привлечением аппарата тео: и чувствительности, настоящее время она позволила решить задачу в нескольких отделы случаях, в основном, для звеньев 2-го порядка. Дальнейшему разви' этого направления препятствовала сложность выражений коэффициентов влияния и, как следствие, отсутствие возможности каких-либо выводов и обобщений.

Цель работы

Она заключалась в исследовании точностных показате устройств частотной селекции, изготовляемых средствами гибридной КШП-технологий и создании теоретической я методической ос аналитического прогноза надежности и серкйпоспособности мякрос по частотным характеристикам. Главное внимание было уделено анал фазочастотной характеристики, поведение которой существенно ва для фильтров" аппаратуры радио- и телевеаашя, телеметр телеуправления, радионавигации. Достижение поставленной цели б связано со следующими проблемами:

исследованием сеойств чувствительностей ЧХ избиратель устройств к пассивным элементам;

- развитием, метода моментов для случая коррелированных парамет пассивных вломэнтов;

- проведением статистического анализа отклонений частот характеристик важнейших клэсссз екгкиклс «С- и кси/утнруе интегральных фильтров.

Научная новизна рлботн

1. Обнаружена связь между чувстгительностями амплитудно- и фазочастотннх характеристик стационарных полиноииальтгх фильтров. Показано, что экстремальные значения чувстгительности фазочастоткнх характеристик (ФЧХ) приходятся на частоты максимальной крутизны изменения чувствительности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).

2. Установлено, что с ростом мекзлементной корреляции в пС-филътрах уменьшается доля поэломентноЯ чувствительности в величино сроднектадрат51чного отклонен™ частотннх характеристте (ЧХ). При коэффициентах коррелящш близких к единица поведение цепи полпостьп определяется формой ЧХ и но зависит от принципиальной схемы.

3. Определеа нижняя граница средноетядратнчного отклонения ЧХ (фильтров рС при заданных статистических параметрах ■ пассивных элементов' и показана ее достижимость.

4. Проведен наихудший и статистический анализ отклонений ЧХ каскадных и ФЧХ лестничннх яС--фильтров. Показано, что глубина межкаыгадной корреляционной связи не зависит от принципиальной схемы и полностью определяетс.ч формой чаототшп характеристик отдельных звеньев. Установлен!! продели изменений среднеквадратичного отклонения ЭТХ гирзторных и интегратор:?« лестничных фильтров.

5. Показано, что среднеквадратичное отклонение ЧХ КМОП-фильтррв с-

переключаемыми конденсаторами I ПК-фильтров) при р„-> ; 1- (р - ■

С с

коэффициент коррелящш номиналов конденсаторов) стремится к нудч, а .■•епетскадная корреляция отсутствует. .

Научные положения, выносимнэ на защиту 1. Чувствительности частотных характеристик полиномиальных фильтро связаны интегральными соотношениями:

го

а а

9 2Ш_ г э <Ш) -5 (Ш_>

в (ш ) =

1) г б <ш) - 5 (ш ) _о_ 1 X_х_о_ ...

т в е

2 г ы в (ш) -03 в (ш )

(1)

В (М > = 3 (ш) - - Г -*-х—°- с1[1) ,

x о x % }

Ш - Ш

а 8

где в. (ы>, 5 ш> - чувствительности амплитудно- (а(ш), Ни)

}< X

фазочастотной (8(ш), рад) характеристик к элементу х,

2. Дисперсия частотных характеристик активного яС-фильтра усилителями тока и/или напряжения монет быть представлена в виде

■V») -■ I. + -- ро» Е +

1-1 " к-1

■г г Г I2 (2>

+ (РН°К + Рссс' I ш -Щ- ] '

где р,Лр„- коэффициенты корреляции номиналв резистганых

КС

емкостных элементов, Ор и о^ - их дисперсии, п. и т - количест] резисторов и конденсаторов, р(ш) - частотная характеристика (А' или ФЧХ).' .

3. Дисперсия частотной характеристики активного кс-фильт; ограничена снизу:

Vй» >

ОР Ш)

ГГ р )■ —с]пг 1.(3)

11 и п ; в 1с т J С ]

4. Дисперсия ЧХ каскадного флльпа больше е:л«кч «гиурсий I

['о каскадов на величину

п г^ г-. сПи) сИи)

2 + Рп0^ 1 1 ~<хГ ' (4)

Г-1 3>Г

грагающую степень мешсаскадпой корреляционной связи. Здесь N -пело каскадов.

. Среднеквадратичное отклонение ЧХ коммутируемых КМОП ПК-фильтров з может бить меньше величины

А

[Эг (О))

р(ш), щ т:-/ а~рс,

1 1

(5)

це п и m - число коммутируемых и шкоммутируемнх емкостей фильтра.

Практическая ценность работы Разработан метод расчета точности частотных характеристик, ззволяющий, используя основные статистические параметр! пассивных 1ем9Нтов микросхем,

рассчитать среднеквадратичные отклонения ЧХ каскадных, жмутируемых и ФЧХ лестничных гибридных и. КМОП фильтров с • помощью юстейших алгоритмов или средствами ■ стандартных ' программ >Д9ли]>0Еанля типа spice;

оценить влияние паразитных параметров активных элементов;

осуществить прогноз серийноспособности и. -' рассчитать рпметрическую надежность разрабатываемых микросхем' частотной" лекции по" частотным характеристикам;

локализовать наиболее опасные с точки зрения максимума отклонения участки частот. . • .

Время расчета среднеквадратичного отклонения ЧХ сокращается на

2-3 порядка в сравнении с методом статистических испытаний.

Разработан ряд микросхем с повышенной точностью частотнь характеристик, достигаемой введением аг оматической регулиров! усиления и петли фазовой автоподстройки частоты.

4. Предложен способ компенсации пролегания опорного сигнал на вых< синхронного фильтра путем выравнивания проходных емкостей канальи ключей, повышающий точность ЧХ в 5-7 раз.

5. Разработан метод генерации фазовых звеньев 2-го порядка одноэлементной регулировкой группового времени запаздывали, увеличивающий точность настройки фазовых корректоров.

Внедрение результатов Научные и практические результаты .диссертации использованы п проектировании и изготовлении связной и телеметрической аппарату спутников "Интеркосмос-16", "Интеркасмос-19", "Космос-1809 ■ эксплуатация которой на орбите в течение 10 лет показа вффёктивность и надежность разработанных микросхем частота селекцда различного назначения. К настоящему времени загонче технологические испытания связного оборудования для щограы "Марс-94", в которой установлены микросхемы узкополосс коммутируемых фильтров с повышенной ' точностью ЧХ, не дости?ап< иными методами.

Спроектирован и изготовлен блок придпроцоссорной оорябоч речевых сигналов, включаяций мккросхеш птвцишгашмх лзстшто полосовых фильтров л фильтров пиниях частот, позволивший пошег эффективность систем распознавания речи, рлзра&атгопомнх в рою целевых кошлекеннх программ "Контакт" и "Комплекс РЮ".

ЭКОНОШЧвСКИЙ Яффест от ЕНеДПРИИЯ р9Р\"ПЛ"»ТОИ рпЛптМ <*СОТЯТ

5 тис. руб. (в ценах до 1ЭЭ1 г.)

Алроьацуш работы Основные результаты {заботы долонены на конференции "Синтез тругацих и корректирующих устройств для систем передачи рмашш по каналам связи" (Одесса, 1982 г); отраслевой еренщш "Пути повышения помехоустойчивости систем и средств и" (Воронеж, 1985 г); всесоюзных тематических семинарах вгрзлышя схемотехника в радиоприемных устройствах" (Москва, г) и "Интегральные избирательные устройства" (Москва,'1936 г), них сессиях ВГУ 1985 - 1993 гг.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 15 работ и получены 3 рских свидетельства.'

,Содержание работы Во в ведена! обоснована актуальность темы исследования, мулированн цель и задачи диссертационной работы. Излрйены ;;псмые полсггшшя и показаны научная новизна и практическая ;<мость работы. Охарактеризована структура' диссертации. В первой глаг.е рассмотрены основные методы построения юкпрных и нестационарных интегральных устройств частотной лЦ'Л!!, источники погрешностей их характеристик, статистическг.з гп элз,"Ентов к, с интегральных схем и принципы расчета зсти частотных характеристик.

К числу наиболее распростраиешпх способов синтосч к !"3]гнх селективных устройств ст*:осон!1 три: глс;:зд;:г1.

ш.мтация лестничных и^-фильтров и связно-каскадный. В парном сл; функция передачи произвольного порядка реализуется каска, с овдинаш'еы на взвиыодействуюцих между сибий звеньев но шь ; порядка, каздоа из которых макет содержать один, два и б; активных вламентов (чаще всего усилителей напряжения - операцио усилителей). Привлекательность идеи имитации лестничных ьс-филь обусловлена минимальной чувствительностью таких структур изменениям номиналов влемактов. Этот подход основывается на за индуктивносгей ое нс-вкЕивалоктом или моделировании опкеива ^с-фильтр уравнений. В то время кзк лестничные структуры сй.ча мшшальной чувствительностью, каскадные' фильтры наиб технологичны, легко настраиваемы. Компромисс, заключавшийся каскадной соэдинании групп звеньев, .объединенных общими обрат .сьязями, .нозыЕаемнй связна-(йыадиой реализацией, может, известном смысле, сочетать в себе достоинства обоих спосо Основные преимущества .синхронных и ПК-фильтров пород осталь видами нестационарных фильтров состоят в щ ушкальчой стабильн и совместимости с современной технологией производства мнкрог.хе Активные и глммугируемдо фильтры обладают рядом ешциуиче свойств, ограничивавши точность частотных характеристик. К нужно отнести наличие шумов и нелинейнсстей, ограничены частотного диапазона и вфректы, связанные с. даскьзтио-аналог природой обработки сигналов. Однако, бс..: аорзчислснтда нпрэсн в некоторых пределах поднятой слс-д'г.одип-.г-кой кор;-.дп:рогве, отклонения величин г< и с чу (шйнзлмш знзчош-:- :> прзц производства и эксплуатои-а! яелчг.гс.» судчсп-инигл Фэкт» деформации ЧХ. Анализ особенностей щ-сизводотез " лгелоду: эксплуатации интегральных схем когазпгя1.;!, что ц'....>иш.м! рс,зисти:

и емкостных элементов представляют собой сильно коррелирэванйе случайные величины, обладающие нормальным распределением.

Далее рассмотрены возможные подходы к расчету точности и аргументируются преимущества метода моментов.

Рп второй главе рассмотрены основные свойства чувствительности частотных характеристик активных кс-схем и проведен анализ точности фазочастотных характеристик каскадных фильтров. На основании теоремы Коши о вычетах получены интегральные соотношения, связывавшие чувствительности АЧХ и ФЧХ (1). Проанализировано поведение чувствительностей при типичных частотных характеристиках. С привлечением инвариантных сумм получено выражение (2) для дисперсии ЧХ пс-фильтров, раскрывающего существенность влияния глубины межэлементной корреляционной связи. Определена потенциальная шпиля граница дисперсии (3), достижимость которой подтверждается примером последовательности одинаковых развязанных интегрирующих или дифференцирующих вс-цолбй. Показано, что оценка влияния нулей передачи на &ЧХ может быть проведена по методам, применяемым при анализе каскядно-рззвязанных структур иди по-наихудшему.

Анализ каскадных структур проводится в два этапа, начиная с рассмотрения поведения отдельного звена второго порядка. При исследовании отклонений ФЧХ определены частоты максимума и прохождения через нуль. Обнаруженная возможность существования схем, фазочастотнал характеристика которых нечувствительна к одному из ее элементов, подтверждается тремя- конкретными примерами. Анализ отклонений ФЧХ згена по-наихудшему показал существог.окие нижней границы

г ЬН Дс

^ * I — + ~~ } Ш

где т(ы) - групповое время загаздывашм звена. Получены выражения для наихудшей оценки отклонений ФЧХ через общепринятое величины чувствительностей добротности и собственной частоты. Проведен анализ пяти групп звеньев, отличающихся числом операционных усилителей, показавший, что потенциально устойчивые звенья при оценка по-наихудшему имеют отклонения, близкие к нижней границе.Показано, что отклонение ФЧХ фильтра, состоящего из произвольного числа потенциально устойчивых звеньев, не будет превосходить величины

г йн Дс ->

1,3 Ш ТШ> [пп —- * пс — ],

гДе пд и п0 - 'число резисторов и конденсаторов звена. Для фильтров с регенерацией аналогичное выраяение получено с большей потерей .точности. Приведены графики, сравнивающие результаты расчета отклонений ФЧХ по-наихудшему • фильтра предпроцессорной обработки - речевых сигналов предложенным методом с анализом моделирования средствами пакета мигослр. Следующий раздел второй главы посвящен-вероятностному анализу каскадных фильтров. Дисперсия ФЧХ отдельного каскада выранена через дисперсии собственной частоты, добротности, их ковариацшо. Приведены расчетные соотношения для этих величин, использующие известные для разработчиков ■ значения

чувствительностей. Проанализированы пять групп звеньев, рассмотренных • в предыдущем разделе. При анализе каскадного соединения отмечено существование межкаскадной кощюляционной связи, глубина которой определяется выражением (4). Поскольку эта величина не зависит от принципиальных схем составляющих звеньев,

COU(u)

/-S

/ \ / \

1

/ /

г/ "" f ' \

2 «/4 ' ' ll2

Рис. 1

(pas)

< V /Л

/ / N.. К' .., \

i 1 \ v ■.

/ л

/ / / \

/ s

Рис. 2

- и -

возможен ее расчет для стандартных апщыксимиру.щих функция. I рис. 1 приведены результаты расчета атой суммы для фильтре Чебышэва (кривая 1), баттервортовского фильтра (криная 2), филът[ Золотарева (кривая 3), инверсного фильтра Чебышева (кривая 4) Амплитудно-частотные характеристики этих фильтров имеют одинаковс подавление в полосе задерживания (42 дБ ) при равных величин! прямоугольности (2). На рис. 2 приведена частотная зависимотс: среднеквадратичного отклонения ФЧХ связного фильтра 6-го поряд] для однопрцентного среднеквадратичного отклонения номинал« пассивных элементов при коэффициенте корреляции равном 0,8. Там i точками указаны результаты, анализа этой схемы метод< статистических испытаний (G00 попыток).

В последнем разделе проводится оценка влияния частота ограничений операционных усилителей. Показано, что наилучши частотшми сюйствами среди пяти уже рассмотренных групп зЕены обладают звенья на одном операционном усилителе с комбинирован™ обратнЬй связью.

Третья глава посвящена исследованию активных лестничн фильтров. Приводятся основные соотношения, необходимые для рзече отклонений ФЧХ. Наихудшая оценка " осуществлена с привлечена инвариантных сумм Lc-цепей и уравнения Фельдкеллера. В частност показано, что интеграторная имитация лестничного фильтра облада точностью ФЧХ лучшей, чем величина

йс ^ ■ "j Ar

С r j ГС '

Видно, что она сопоставима с аналогичной шлк'шной и:-ф;ш.тро. Эффективность,предложенных соотношений подтверждаю:^ результата: машинных расчетов. Точное выражение длл дисперсии *'ix шплог

ОЯ(Ш)

лестничных фильтров получить на удалось. Тем не г.зноб, использование кияней границы (3) с одной сторсш и инвариантных сумм Lc-цепБй с другой-, с учетом того что чувствительности исходной 1'ЧХ к элементам прототипа отрицательны, дает возмолгоать очертить границы возмозаш значений дилерски пргл заданных пзр?!!9трах -пассивных элементов. Так, интограторная модель лестничного фильтра, обладает дисперсией, заключенной в пределах

' nc] W2t2<u)ö2 + [—н- PR] и2г2<ы>од < П9(Ц) <

i usx?<u>a^ +■ £ ш2т2<ш> + З'лпчш) + 3J02.

Аналогичное выражение получено для гираторного варианта rcrifcutm. В усл~риях реальных значений коэффициентов . корролтрк! однотнтгнк:; лаоспьннх элементов эффективность полученных выражений значительна. ■ Для фильтра 6-го порядка с велиштисй слш> я 15 (геллчиш неболхаая, она соответствует произведению ьтсш> звена 2-го _ погадка

с добротностью 7. ..8) при т=3, 1=3, D,= р„ =0,8

р °

dn(u) - (31в ± 7>0, + <231 ± 40) ох ! и ° - п '

и, таким образом, среднеквадратичное отклонение фазы определяется с;.

точностью не хуш 10Х, что могут дать 4U0 испытаний в-методе :,'с:пе' .

Карло ПРИ доверительном уровне 95г... • С увеличением .с'лсзюсти фильтра

точность будет возрастать-. На рис. Я приведены грзници '.еоег.'слпл -

и1."'-! зг.ений - среднеквадратичного .'отклонения'' ФЧХ ■ - .интегрчторного

скатного фильтра при рн = рс - 0,8 и -qR =.'.ö '=■ 0,1'/.. Топтал -нз ■

рисунке, отражающие результата расчета-' -мзтодом стятистичос.-зк:'

испытаний (200 попыток) указывают на близость: их-к нжней ' .ггяргг.з'.

Л ;ч ана;";за шэтяшя потерь гираторов- в эквииалентнута ' cxevv

гдийгливнеста вводится параллельная провидимзеть. Тшаяг . сбргкзеч, ■

/ш (рад)

„ i

ç^t......f

S.6Kh ?.2Kii

Рис. 3

ùQ(pad)

fab-

1..75KÍ).

LSÎffli

1.53X1) 2,ЙЙ) Рис. 4

■чеччугс добротность мсяно рассматривать как приращение сводимости. Получены соотношения для расчета отклонений ФЧХ под , тянием потерь в гираторах для случаев сопоставимых и сильно »зличагашхся потерь. На рис. 4 приведены результаты расчетов ,'клонения ФЧХ фильтра блока распознавания речи при, добротности фатора равной 50 (кривая 1 - предлагаемый 'метод, кривая 2 -слученная в среде рзрюе). Частотные свойства гиратора' зделируются введением фазотого угла в проводимости . гирации. При гам возникает задача суммирования абсолютных- значений, зйствителышх частей чувстштельностей функции передачи к щуктиЕнос.тям. Ее решение возможно с привлечением энергетической . зории г<1_с-ч9тырехполюсников. Для цепей, обладающих нулями .передачи нуле частот, в бесконечности и на мнимой оси'получено выражение

,, ]виш) |сил(и) + |чш) ■ ■

ие^ш) | —

|т МЫ) I

цо |5(1Ы1 | - модуль коэффициента отражения исходного 1_с-фильтра,- ф .. паразитный фазовый сдвиг гиратора, . - функция" передачи .

ультра. Далее показано, что .поведение операционной' .модели в' лапазоне частот можно отразить ВЕеданием конечных добротностей ¡дуктигаостей и емкостей в исходный- фильтр: ■ '

п п_ ■.:•..-

П - произведения усиление-полоса операционного .усилителя:. -.В_четгпргой главе проведен гнализ частотных • характеристик тач-тиру^мых и синхтонппх Фильтров. Ко1имнс,атсфн..ШНильтра' можно азделить на две группы:- накеплиЕавшцч заряд • (постоянно эдключ<?нчч«> к узлам схемы) и формпр^пслгио цепь заряда-.,разряда

(переключаемые между ее узлами). При этом собственные частот фильтра определяются опорной частотой и отношением емкостей, дисперсия частотных характеристик ' может быть представлен выражением

т о П

v- - "-ро>{1[вГТ- Ей;и'] Н-

л = 1 1 = 1

Отличие полученного выражения от (2) принципиально: при рс дисперсия в (2) имеет пределом крутизну ЧХ , в то время ка последнее йыразсэние стремится к нулю. Потенциальная нижняя границ среднеквадратичного отклонения, таким образом, определена величине (5). Далее более подробно .проевдэн анализ каскадных ПК-структур Получены соотношения для дисперсий добротности, собственно частоты и их ковариации. Установлено, что ывжкаскядная корреляция таких фильтрах отсутствует, что дает априорное преимущество таки фильтрам в сравнении с аналоговыми» Исследованы статистически свойства пяти групп звеньев второго порядка - аналогов изученных главе 2, "которые подтвердили зти преимущества и на уровне отдельны звеньев.

В следующем разделе рассмотрены основные свойства синхронна фильтров и источники отклонений фазочастотной характеристики о номинала. К числу наиболее существенных отнесены следующие проникновение опорной частоты на выход фильтра через неустранимы паразитные емкости ключой-модулятор-лг; погрешности, вносимы входным и выходным фильтрами, ограничиптадми спектр сигнала нарушение симметрии каналов из-за потери идентичности каиальны цепей. Первостепенное внимание обращено на ,-?зблланс характеристи канальных цепей, вызванный отклонением нсмишлов пассивны элементов. Получено выражение для пг.я1лктудо параэитно

зеркальной состлвлягцей выходного сигнала через • амплитудно- и |озорэзчосткне характеристики канальных ценой. Принимая во внимание гот факт, что канальные цепи, как правило, строятся по каскадному принципу, была поставлена и решена задача расчета дисперсии АЧХ каскадных полиномиальных фильтров, имеющая самостоятельное значение» в оценках эффективности, селективных устройств. В • результате выведены соотношения для амплитуды зеркальной составляющей как функции технологичвстах параметров пассивных'элементов.

3 пятой глава обсуаденн аппроксимационные и схемотехнические подходы к проблеме повышения точности фазочастотных характеристик. В силу того, что ковариационные суммы (4) не- зависят от принципиальной схемы фильтра, проведено их сравнение для стандартных аппроксимирующих функций. Проанализировали зависимости максимального значения ковариационных сумм в полосе пропускания единичного Фильтра-прототипа от' величины подавления за пред?дата-полосы пропускания для трех видов.аппроксимаций. Отмечено заметное преимущество фунций с нулями передачи.

Для ослабления влияния фильтров, ограничивавших спектр сигнала на входе и выходе синхронного фильтра, на сквозную." фасовуп' характеристику предложена процедура их расстройки относительно центральной частоты. При этом суммарная крутизна этой пары фильров падает заметно.быстрее, чем глубина проБала' АЧХ. Б ряде практически вззгных случаев этот прием позволяет в несколько раз повысить точность ФЧХ.

Схемотехнические • приемы повышения точности частотных шрактеристик аналоговых фильтрв, и основном, сводятся к расширению •лстотного и динамического диапазонов", • а , 'также к сшжекио »урстаительноотп схем к изменения 'номиналов элементов. Для .этого

прздлохен комплекс: мер, вк.пючающий разработку пизкочувстяитял! эв8ньвв 2-го порядка, введение автоматический регулировки усилеь исполъзование токового приншша усиления сигналов.

Параметры синхронных фильтров во многом определяются клчест электронных ключей. Существенно повысить показатели стандарт КМОП-ключей удалось выравниванием их проходных емкостей, частотах в сотни 1СГц неплохие характеристики нродемонстрироь ключи построенные по дифференциальной схеме на биполя; транзисторах. Эффективным средством повышения точности синхронных фильтров с добротностями 10г...10э является введе петли фазовой автоподстройки частоты, позволяющее дос1 разрешения фазы сигнала в единицы и доли градуса'во всех услоь эксплуатации.

В приложениях наряду с исследованием влияния дрейфа нулей фазочастотную характеристику и построением траектории полюсов зе второго порядка получено ' соотношение, характеризующее разност чаСтотны& характеристики. Оно указывает на ■ то, что диспер разностной характеристики меньше суммы дисперсий сравнивав устройств на величину, определяемую коэффициентом корроля пассивных элементов и крутизной их частотных характерист принципиальная схема этих устройств значения не имеет.

Заключение ' содержит выводы и результаты диссертацион работы. Они ,в основном, сводятся к следующему.

1. Корреляционная связь свойственная пассивным элеми шкрозлвктронннх фильтров является источником принцигшаль ограшгаений точности частотных характеристик.

2. Чувствительности АЧХ и ФЧХ полвнокиал.'.ных фильт связаны интегральными соотноеониям;!. Каждая .га им определяется

точностью до постоянней другой величиной, заданной на всей-частотной оси.

3. С ростом межэлементнэй корреляции уменьшается доля поэлементной чувствительности в величине среднеквадратичного отклонешш частотных характеристик. Предел точности частотных характеристик микросхем аналоговых селективных устройств определяется статистическими параметрами пассивных элементов и крутизной этих характеристик.

4. Дисперсия частотной характеристики мш> каскадных фильтров испытывает влияние мепкаскадной корреляционной свзн,. глубина которой при заданных параметрах прссияых элементов определяется числом каскадов и крутизной их частотных характеристик. '

5. Среднеквадратичное отклонение частотных ■ характеристик КМОП-фильтров с переключаемыми конденсаторами при р—• 1 в отличие от обычных фильтров те стре1,?ится к нулю. Мзшмскаднзя'корреляция в этих фильтрах отсутствует.

Основные результаты диссертации опубликованы ' в следутадих' работах. ■ ■

1. Сыноров В.Ф., Невеаин Е.Е. и др. ■ Внсокодобротйыо активные ^с.кс) -фильтры с шзкой чувстБительностьго//Мел1вуз. сб. "Избирательные системы с обр. сгязыо".-Таганрог,'.1974, вып 3.- с.

'87-89.

2. Сыноров' В.Ф., Невзлин Е.В. и др. Гибридно-пленочные активные ре-фильтры для ИЧ-трактов апла_ратури//Тез. докл. - VII Всегокен. шнф. по микроэлектронике.- Львов, 1975,- с. 185-180. •

3. Чгшпелов В. А., й&лкпранскзя С. Г., Клюкни р. и.,

".Г!, У; нфицировакиий ряд П!?гочилотш;х 1«льтгэй//Е!!<й. . люток

ИНГИ.- Воронеж, 1978,- №431-78.- 6 с.

4. Невежин Е.В. и др. Фазостабилышй избирательный усилитель виро 73!м динамическим диапазоном в гибридно-пленочн 1!СПолн0ШШ//Инф. листок ЦНТИ.- Воронеж, 1980.- №2-80.-4 с.

5. Невежин Е.В., Клююм В.И., Митин Е.И. Высокодобротн синхронный ^мльтр с системой индикации//Инф. листок ЦНТИ.- Вороне 1982.- №27-82 НТД.- 4 с.

6. Нввежин Е.В., Клюкин В.И., Митин Е.И. Низкочастотный бл узкополосных фильтров// Инф. листок ЦЯИ.- Вороная;, 1984.- -й 20-НТД.- 4 с.

7. Невекш Е.В., Клюкин В. И. Активныэ влэмнты д высокочастотных сэлектиЕных яС-усилителей//Гезисы семина "Интегральная схемотехника в радиоприемных устройствах".- Москв 1985.- с. 9-10.

8. Нввежин Е.В., Клюкин В.И. Активные вС-фнльтры мегагорцово: диапазона на токовых эломентах//Меивуз. сб. "Компл. миниатюризащ РЭА и ЭВА".- Казань, 1986.- с. 81-84. •

9. Невежин Е.В., Клюкин В.И. Синтез, фазовых РС-корректоров независимой одноэлементной регулировкой ГВЗ// Сб. "Комп. миниатюризация РЭА и ЭВА".- Казань, 1986.- с. 81-84.

10. Клюкин В.И., Невежин Е.В., Даниличев С.А. Ыикроэлектронм блок предварительной обработки сигналов для систем распознавай речи//Межвуз. сб. "Вопросы кибернетики".- Москва, 1986.- с. 83-87.

11. Неввяин Е.В., Клюкин В.И. КскйутируешЯ фильтр регулируемой полосой лропусканил//Авт. сгид. .'<1374407 от 15.10.07.

12. Невежин Е.В. Ошикга отклонений (] :;зочастотн1 характеристик активных лестничных ф:им,трэв//Рпдиотох11ика. - № 1937,- с. 30-32.

13. Клокин В. И., Иотяжин Е.в. Эллиптические фильтрц 'о

-рашчен.чой добротностью полосов//Мзхвуз. сб. "Вопроси 1б<зрнатикл.-Москва, 1Э88.- с. 37-41.

14. hRvezhin Ye.V. Analysis of the' phasp-frequency resporice ?vi at i ons in active ladder fi1ters//Teletommun and radic iginepring.- Wiley.- v. 43, 1988, !i 6.- pp. 37-39.

15. Невежин Е.В. Чувствительность частотных характеристик элиноииалыдох фильтров//Радпотехника.- № 11-, 1991.- с. 41-43." ■

16. Невежин Е. В., Клвкин В. П., .Пруча.нсюй -СЛ. Синхронный зресгрзиваекый 'фильтр//Авт. сейд. .'S 1774470 от 8.07." 92 .; ' :

17. Невелик .Е.В., Клюкин В,И., Пручанский С,И. _-Скшрсип:"? эрестраивэемнй фильтр//Авт. сеид.. .'5 18001396 от- 9.10.52.'

13. Шюэяшн Е. В., Клюкай В. И., С;пгдэнко В. И. Оценки отклонений эзочастотных характеристик каскадши' ф;ш>тров/Л1гепр:шт '-ТКИ 'РАЙ. -. р-1819, 19Э2.- 12 с. .