VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION ÚSTAV RADIOELEKTRONIKY DEPARTMENT OF RADIO ELECTRONICS BEHAVIORÁLNÍ MODELY AKTIVNÍCH PRVKŮ S NEZÁVISLÝM VÍCEPARAMETROVÝM ELEKTRONICKÝM ŘÍZENÍM BEHAVIORAL MODELS OF ACTIVE ELEMENTS WITH POSSIBILITY OF INDEPENDENT MULTI-PARAMETER CONTROL DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Bc. Jakub Novotný Ing. Roman Šotner, Ph.D. BRNO 206

ABSTRAKT Tato práce je zaměřená na behaviorální modelování aktivních prvků s nezávislým víceparametrovým elektronickým řízením za použití komerčně dostupné součástkové základny. Práce v první části pojednává o modelování aktivních prvků CVDIBA, CVDOBA, CVCC a OC. Funkčnost modelů je ověřena simulacemi v prostředí OrCAD PSpice. Využívány jsou diamantový tranzistor OPA860, nastavitelný zesilovač LMH6505, diferenční zesilovač AD830, diferenciální budič AD838, proudový konvejor EL2082 a proudová čtyřkvadrantová násobička EL4083. Čtyři aktivní prvky jsou v další části realizovány na DPS a proměřeny. Jsou také simulovány a prakticky ověřovány některé jejich aplikace, jako dolní propust, horní propust, fázovací článek a rekonfigurovatelný filtr. KLÍČOVÁ SLOVA CVDIBA, CVDOBA, CVCC, OC, operační zesilovač, řiditelný napěťový zesilovač, elektronické řízení, behaviorální model, proudový konvejor, diferenční zesilovač, diamantový tranzistor, dolní propust, horní propust, fázovací článek, rekonfigurovatelný filtr ABSTRACT This thesis is focused on behavioral modelling of active elements with independent multi-parameter electronic control using comercially available components. In a first part of the thesis, CVDIBA, CVDOBA, CVCC and OC elements are discussed. The functionality is verified by simulations using OrCAD PSpice. Used components are diamond transistor OPA860, variable gain amplifier LMH6505, differencing amplifier AD830, low distortion differential driver AD838, current conveyor EL2082 and current mode four quadrant multiplier EL4083. Four active elements are further built on PCB and measured. Some applications like low pass filter, high pass filter, all pass filter and reconfigurable filter. KEYWORDS CVDIBA, CVDOBA, CVCC, OC, operational amplifier, voltage controlled amplifier, electronic control, behavioral model, current conveyor, difference amplifier, diamond transistor, filter, all pass, low pass, high pass, reconfigurable

NOVOTNÝ, J. Behaviorální modely aktivních prvků s nezávislým víceparametrovým elektronickým řízením. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, Ústav radioelektroniky, 206. 88 s., Diplomová práce. Vedoucí práce: Ing. Roman Šotner, Ph. D.

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že svoji semestrální práci na téma Behaviorální modely aktivních prvků s nezávislým víceparametrovým elektronickým řízením jsem vypracoval samostatně pod vedením vedoucího semestrální práce a s použitím odborné literatury a dalších informačních zdrojů, které jsou všechny citovány v práci a uvedeny v seznamu literatury na konci práce. Jako autor uvedené semestrálního práce dále prohlašuji, že v souvislosti s vytvořením této semestrální práce jsem neporušil autorská práva třetích osob, zejména jsem nezasáhl nedovoleným způsobem do cizích autorských práv osobnostních a/nebo majetkových a jsem si plně vědom následků porušení ustanovení a následujících zákona č. 2/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon), ve znění pozdějších předpisů, včetně možných trestněprávních důsledků vyplývajících z ustanovení části druhé, hlavy VI. díl 4 Trestního zákoníku č. 40/2009 Sb. V Brně dne...... (podpis autora) PODĚKOVÁNÍ Děkuji vedoucímu diplomové práce Ing. Romanu Šotnerovi, Ph.D. za účinnou metodickou, pedagogickou a odbornou pomoc a další cenné rady při zpracování mé semestrální práce.

Faculty of Electrical Engineering and Communication Brno University of Technology Technicka 2, CZ-6600 Brno, Czech Republic http://www.six.feec.vutbr.cz Experimentální část této diplomové práce byla realizována na výzkumné infrastruktuře vybudované v rámci projektu CZ..05/2..00/03.0072 Centrum senzorických, informačních a komunikačních systémů (SIX) operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace.

OBSAH Obsah vii 2 Seznam obrázků x 3 Úvod 3 4 Aktivní prvek CVDIBA 4 4. Schéma... 4 4.2 Třípólový lineární model... 6 4.3 Měření prvku CVDIBA... 8 4.4 Aplikace prvku CVDIBA... 23 4.4. Syntetický kapacitor s prvkem CVDIBA... 23 4.4.2 Alternativní syntetický kapacitor s prvkem CVDIBA... 24 5 Aktivní prvek CVDOBA 26 5. Schéma... 26 5.2 Alternativní schéma prvku CVDOBA... 28 5.3 Třípólový lineární model... 3 5.4 Měření prvku CVDOBA... 32 6 Aktivní prvek CVCC 34 6. Schéma... 34 6.2 Alternativní schéma prvku CVCC... 37 6.3 Třípólový lineární model... 40 6.4 Měření prvku CVCC... 42 6.5 Aplikace prvku CVCC... 44 6.5. Rekonfigurovatelný filtr s prvkem CVCC... 44 6.5.2 Horní propust s prvkem CVCC... 46 6.5.3 Dolní propust s prvkem CVCC... 47 6.5.4 Alternativní dolní propust s prvkem CVCC... 48 Aktivní prvek OC 49 6.6 Schéma... 49 6.7 Alternativní schéma prvku OC... 5 vii

6.8 Třípólový lineární model... 53 6.9 Měření prvku OC... 55 6.0 Aplikace prvku OC... 57 6.0. Derivátor s prvkem OC... 57 6.0.2 Horní propust s prvkem OC... 58 7 Závěr 59 8 Literatura 60 9 Seznam symbolů, veličin a zkratek 6 0 Návrh zařízení 62 A. Obvodové zapojení prvku CVDIBA... 62 A.2 Deska plošného spoje prvku CVDIBA top (strana součástek)... 63 A.3 Deska plošného spoje prvku CVDIBA bottom (strana spojů)... 63 A.4 Osazovací plánek prvku CVDIBA top (strana součástek)... 64 A.5 Osazovací plánek prvku CVDIBA bottom (strana spojů)... 64 A.6 Seznam součástek prvku CVDIBA... 65 A.7 Osazená DPS prvku CVDIBA top (strana součástek)... 66 A.8 Osazená DPS prvku CVDIBA bottom (strana spojů)... 67 A.9 Redukce z pouzdra SOIC8 na DIP8... 67 A.0 Obvodové zapojení prvku CVDOBA... 68 A. Deska plošného spoje prvku CVDOBA top (strana součástek)... 69 A.2 Deska plošného spoje prvku CVDOBA bottom (strana spojů)... 69 A.3 Osazovací plánek prvku CVDOBA top (strana součástek)... 70 A.4 Osazovací plánek prvku CVDOBA bottom (strana spojů)... 70 A.5 Seznam součástek prvku CVDOBA... 7 A.6 Osazená DPS prvku CVDOBA top (strana součástek)... 73 A.7 Osazená DPS prvku CVDOBA bottom (strana spojů)... 74 A.8 Obvodové zapojení prvku CVCC... 75 A.9 Deska plošného spoje prvku CVCC top (strana součástek)... 76 A.20 Deska plošného spoje prvku CVCC bottom (strana spojů)... 76 A.2 Osazovací plánek prvku CVCC top (strana součástek)... 77 A.22 Osazovací plánek prvku CVCC bottom (strana spojů)... 77 A.23 Seznam součástek prvku CVCC... 78 A.24 Osazená DPS prvku CVCC top (strana součástek)... 8 viii

A.25 Osazená DPS prvku CVCC bottom (strana spojů)... 8 A.26 Obvodové zapojení prvku OC... 82 A.27 Deska plošného spoje prvku OC top (strana součástek)... 83 A.28 Deska plošného spoje prvku OC bottom (strana spojů)... 83 A.29 Osazovací plánek prvku OC top (strana součástek)... 84 A.30 Osazovací plánek prvku OC bottom (strana spojů)... 84 A.3 Seznam součástek prvku OC... 85 A.32 Osazená DPS prvku OC top (strana součástek)... 88 A.33 Osazená DPS prvku OC bottom (strana spojů)... 88 ix

2 SEZNAM OBRÁZKŮ Obrázek Symbol aktivního prvku CVDIBA... 4 Obrázek 2 Schéma behaviorálního modelu prvku CVDIBA... 4 Obrázek 3 Kmitočtová odezva CVDIBA pro rozmítané vi... 5 Obrázek 4 Odezva CVDIBA v časové oblasti... 5 Obrázek 5 Stejnosměrná odezva CVDIBA při v2=0v... 5 Obrázek 6 Jednoduchý třípólový lineární model prvku CVDIBA... 6 Obrázek 7 Porovnání behaviorálního modelu CVDIBA s třípólovým lineárním modelem... 7 Obrázek 8 Měření napěťového přenosu CVDIBA pro V set _ a =0,648V a V set _ a =0,805V 8 Obrázek 9 Měření napěťového přenosu CVDIBA pro V set _ a =0,894V a V set _ a =0,995V 8 Obrázek 0 Měření napěťového přenosu CVDIBA pro V set _ a =,500V a V set _ a =2,024V... 8 Obrázek Měření napěťového přenosu pro V set _ a =2,023V... 9 Obrázek 2 Měření kmitočtového přenosu CVDIBA mezi vstupem i a výstupem v pro V set_a =0,930V. Změřená šířka pásma je cca 32MHz.... 9 Obrázek 3 Měření kmitočtového přenosu CVDIBA mezi vstupem i a výstupem v pro V set_a =,5V. Změřená šířka pásma je cca 30MHz.... 20 Obrázek 4 Měření kmitočtového přenosu CVDIBA mezi vstupem i a výstupem v... 20 Obrázek 5 Měření kmitočtového přenosu CVDIBA mezi vstupem i a výstupem o dle obr. 8... 2 Obrázek 6 Měření kmitočtového přenosu CVDIBA mezi vstupem i a výstupem w... 2 Obrázek 7 Měření kmitočtového přenosu CVDIBA mezi vstupem v a výstupem w... 2 Obrázek 8 Měření kmitočtového přenosu CVDIBA mezi vstupem v a výstupem w... 22 Obrázek 9 Schéma behaviorálního modelu prvku CVDIBA s doplněným proudovým výstupem o... 22 Obrázek 20 Měření kmitočtového syntetického kapacitoru s CVDIBA... 23 Obrázek 2 Měření fáze kmitočtového přenosu syntetického kapacitoru c CVDIBA... 23 Obrázek 22 Schéma syntetického kapacitoru s aktivním prvkem CVDIBA... 24 Obrázek 23 Schéma alternativního syntetického kapacitoru s aktivním prvkem CVDIBA... 24 Obrázek 24 Kmitočtový přenos alternativního syntetického kapacitoru s CVDIBA... 25 x

Obrázek 25 Fáze kmitočtového přenosu alternativního syntetického kapacitoru s CVDIBA... 25 Obrázek 26 Symbol aktivního prvku CVDOBA... 26 Obrázek 27 Schéma behaviorálního modelu prvku CVDOBA... 26 Obrázek 28 Kmitočtový přenos CVDOBA pro různé V set_a... 27 Obrázek 29 Přenos CVDOBA v časové oblasti... 27 Obrázek 30 Stejnosměrný přenos CVDOBA pro různé V set_a... 27 Obrázek 3 Modul a fáze kmitočtového přenosu CVDOBA... 28 Obrázek 32 Alternativní schéma behaviorálního modelu prvku CVDOBA... 28 Obrázek 33 Modul a fáze kmitočtového přenosu alternativní verze CVDOBA... 29 Obrázek 34 Schéma behaviorálního modelu prvku CVDOBA s přídavým proudovým výstupem o.... 29 Obrázek 35 Kmitočtový přenos vývodu "o" CVDOBA pro zátěž Ω... 30 Obrázek 36 Přenos vývodu "o" v časové oblasti... 30 Obrázek 37 Jednoduchý třípólový lineární model prvku CVDOBA... 3 Obrázek 38 Porovnání behaviorálního modelu CVDOBA s třípólovým lineárním modelem... 3 Obrázek 39 Měření kmitočtového přenosu CVDOBA mezi vstupem v a výstupem i... 32 Obrázek 40 Měření kmitočtového přenosu CVDOBA mezi vstupem i a výstupem -w. 32 Obrázek 4 Měření kmitočtového přenosu CVDOBA mezi vstupem i a výstupem +w 33 Obrázek 42 Měření kmitočtového přenosu CVDOBA mezi vstupem i a výstupem o... 33 Obrázek 43 Měření kmitočtového přenosu CVDOBA mezi vstupem v a výstupem w. 33 Obrázek 44 Symbol obvodu CVCC... 34 Obrázek 45 Schéma behaviorálního modelu prvku CVCC... 34 Obrázek 46 Kmitočtový přenos CVCC... 35 Obrázek 47 Průběh transkonduktance CVCC... 35 Obrázek 48 Přenos CVCC v časové oblasti... 36 Obrázek 49 Stejnosměrný přenos CVCC... 36 Obrázek 50 Alternativní schéma behaviorálního modelu prvku CVCC... 37 Obrázek 5 Kmitočtový přenos alternativní verze CVCC... 37 Obrázek 52 Průběh transkonduktance alternativní verze CVCC... 38 Obrázek 53 Přenos alternativní verze CVCC v časové oblasti... 38 Obrázek 54 Stejnosměrný přenos alternativní verze CVCC... 39 Obrázek 55 Jednoduchý třípólový lineární model prvku CVCC... 40 Obrázek 56 Porovnání behaviorálního modelu CVCC s třípólovým lineárním modelem xi

... 4 Obrázek 57 Měření kmitočtového přenosu CVCC mezi vstupem i a výstupem +w... 42 Obrázek 58 Měření kmitočtového přenosu CVCC mezi vstupem i a výstupem x... 42 Obrázek 59 Měření kmitočtového přenosu CVCC mezi vstupem v a výstupem +w... 43 Obrázek 60 Schéma rekonfigurovatelného filtru s aktivním prvkem CVCC... 44 Obrázek 6 Měření fázovacího článku s CVCC... 44 Obrázek 62 Měření fázovacího článku s CVCC... 45 Obrázek 63 Měření horní propusti s CVCC... 45 Obrázek 64 Měření horní propusti s CVCC... 45 Obrázek 65 Schéma horní propusti s aktivním prvkem CVCC... 46 Obrázek 66 Kmitočtový přenos horní propusti s CVCC... 46 Obrázek 67 Schéma dolní propusti s aktivním prvkem CVCC... 47 Obrázek 68 Kmitočtový přenos dolní propusti s CVCC... 47 Obrázek 69 Schéma horní propusti s aktivním prvkem CVCC... 48 Obrázek 70 Kmitočtový přenos alternativní horní propusti s CVCC... 48 Obrázek 7 Symbol aktivního prvku OC... 49 Obrázek 72 Schéma behaviorálního modelu prvku OC... 49 Obrázek 73 Kmitočtový přenos OC... 50 Obrázek 74 Přenos OC v časové oblasti... 50 Obrázek 75 Stejnosměrný přenos OC... 50 Obrázek 76 Alternativní schéma behaviorálního prvku OC... 5 Obrázek 77 Kmitočtový přenos alternativní verze OC... 5 Obrázek 78 Přenos alternativní verze OC v časové oblasti... 52 Obrázek 79 Stejnosměrný přenos OC... 52 Obrázek 80 Jednoduchý třípólový lineární model prvku OC... 53 Obrázek 8 Porovnání behaviorálního modelu OC s třípólovým lineárním modelem.. 54 Obrázek 82 Měření kmitočtového přenosu OC mezi vstupem in a výstupem z... 55 Obrázek 83 Měření kmitočtového přenosu OC mezi vstupem v a výstupem z... 55 Obrázek 84 Měření kmitočtového přenosu OC mezi vstupem x a výstupem z... 56 Obrázek 85 Schéma derivátoru s aktivním prvkem OC... 57 Obrázek 86 Měření kmitočtového přenosu derivátoru s OC... 57 Obrázek 87 Schéma horní propusti s aktivním prvkem OC... 58 Obrázek 88 Měření kmitočtového přenosu horní propusti s OC... 58 xii

3 ÚVOD Následující práce se zabývá rozborem aktivních prvků pro zpracovávání analogových signálů, které na rozdíl od konvenčních operačních zesilovačů umožňují nejen napěťový, ale také proudový a smíšený režim. Požadavek na elektronické obvody s velmi malým napájecím napětím a příkonem patří k důležitým a dlouhodobým trendům, které ovlivňují vývoj mikroelektroniky [3]. V mnoha aplikacích se objevují další požadavky, především vyšší rychlost a přesnost zpracování signálů. Současné splnění výše zmíněných požadavků je problematické, takže by v praxi mělo být použito kompromisní řešení. V posledních dvaceti letech vývoj moderních aplikací pro zpracování analogových signálů sleduje trendy tzv. proudového režimu [4], kdy signály, reprezentující zpracovávané informace, jsou ve formě elektrických proudů. Na rozdíl od konvenčního napěťového režimu, který využívá elektrická napětí, obvody v proudovém režimu mohou za určitých podmínek vykazovat kromě jiných vlastností větší šířku pásma a signálovou linearitu. Jelikož jsou navrženy pro menší kolísání napětí, může být též použito menší napájecí napětí. Spolu s vývojem aplikací v proudovém režimu jsou rovněž zkoumány obvody ve smíšeném režimu, protože jsou často potřeba jako rozhraní mezi subbloky, které pracují v rozdílných režimech. Provoz v proudovém režimu jakožto i návrat ke konvenčnímu napěťovému režimu má též jiné ospravedlnění: Zjišťuje se, že některé obecně přijímané názory o výhodách proudového režimu pravděpodobně nemají reálný základ [5]. Technologie proudového režimu již poskytla mnoho důležitých obvodů pro generování nebo zpracování analogových signálů, takže se tyto hojně objevují v literatuře posledních let. Obvodoví návrháři často využívají potenciál obvodů v proudovém režimu pro vývoj elegantních a účinných řešení pro různé účely díky rozvoji technologie integrovaných obvodů v posledních letech. Proto se o proudovém přístupu ke zpracování signálů obecně soudí, že poskytují jednu nebo více z následujících výhod: Vyšší provozní kmitočtový rozsah, menší nároky na spotřebu, vyšší rychlost přeběhu, zdokonalená linearita, v určitých případech také snadnější realizace některých signálových operací a tím zjednodušení obvodového řešení. V současnosti existují dva směry vývoje prvků pro zpracování analogových signálů []. První směr zahrnuje modifikace základních prvků, jako jsou zesilovače VFA (Voltage Feedback Amplifier), CFA (Current Feedback Amplifier), OTA (Operational Transconductance Amplifier) a proudové konvejory (CC). Hlavní motivací takových modifikací je zvýšit aplikační potenciál prvku. Současně by tento prvek měl mít jednoduchou vnitřní strukturu pro zachování nízké spotřeby energie a vysokorychlostního provozu. Požadavek na elektronické ovládání parametrů se také promítne do motivace ke změně principu obvodu. Druhý směr vývoje aktivních prvků se vyznačuje zavedením zcela nových prvků, které rozšiřují původní sadu VFA-CFA- OTA-CC. Mezi ně patří prvky CVDOBA (current voltage differencing output buffered amplifier), CVDIBA (current voltage differential input buffered amplifier), CVCC (current voltage current conveyor) a OC (operational conveyor), kterými se bude zabývat tato práce. 3

4 AKTIVNÍ PRVEK CVDIBA Aktivní prvek CVDIBA (current voltage differential input buffered amplifier) [] obsahuje napěťový vstup i, napěťový vstup v2, napěťový výstup v a napěťový výstup w, přičemž platí v v = v i a, v w =v v +v v2. Je tvořen nastavitelným zesilovačem LMH6505 [] s udanou šířkou pásma 00 MHz a diferenčním zesilovačem AD830 [6] s udanou šířkou pásma 85 MHz. Napěťový zisk a může být nastavován změnou napětí V set_a od 0,5 do 2V. Obvod LMH6505 je při simulaci napájen symetrickým napětím ±5V a AD830 symetrickým napětím ±5V. a (Vset_a) Vi Vv2 Ii=0 Ii=0 i v2 CVDIBA v w Iv Iw Vv Vw Obrázek Symbol aktivního prvku CVDIBA 4. Schéma Vset_a v VG i R 20 2 3 VIN RG VO I- 7 LMH6505 6 k R2 2 3 +X -X +Y + A= OUT 7 w 4 -Y AD830 v2 Obrázek 2 Schéma behaviorálního modelu prvku CVDIBA Byla získána odezva obvodu v kmitočtové, časové i stejnosměrné oblasti. Šířka pásma pro V set_a =V je cca 56MHz pro pokles o 3 db. 4

Vw / Vi [db] 20 0 0-0 -20 V set_a =2V V set_a =V V set_a =0.9V V set_a =0.8V -30 v2=v DC -40 E+0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 E+09 f [Hz] Obrázek 3 Kmitočtová odezva CVDIBA pro rozmítané vi 2,5 V w [V] 2 V V2 = -V,5 V V2 = 0V 0,5 0 V V2 = V -0,5 - f = 00kHz -,5-2 V set_a = V -2,5 0E+00 E-05 2E-05 3E-05 4E-05 t [s] 5E-05 Obrázek 4 Odezva CVDIBA v časové oblasti 3 V W [V] 2 0 - -2-3 V set_a = 0.8V V set_a = 0.9V V set_a = V V set_a = 2V - -0,5 0 0,5 V I [V] Obrázek 5 Stejnosměrná odezva CVDIBA při v2=0v 5

4.2 Třípólový lineární model i V2 GAIN=2,4 + E _ VCVS GAIN= + E _ VCVS V k k R R4 2p C 2,5p C4 IN + IN OUT IN OUT IN - GAIN= + E _ VCVS k R2 k R3 p C2 GAIN= + _ E VCVS,5p C3 GAIN= + _ E VCVS w Obrázek 6 Jednoduchý třípólový lineární model prvku CVDIBA 6

Vw / Vi [db] 0 0-0 -20-30 -40-50 -60-70 -80-90 CVDIBA V set_a =V v2=0v DC Třípólový lineární model Behaviorální model z obr. 6-00 E+0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 E+09 f [Hz] Obrázek 7 Porovnání behaviorálního modelu CVDIBA s třípólovým lineárním modelem U třípólového lineárního modelu je patrné pomalejší klesání kmitočtové charakteristiky. Byl modelován pomocí řízených zdrojů. 7

4.3 Měření prvku CVDIBA Měření prvku CVDIBA proběhlo v časové a kmitočtové oblasti. Měření v časové oblasti proběhlo pomocí osciloskopu Rigol DS204B pro různé hodnoty V set _ a. Měření bylo prováděno mezi vstupem i a výstupem v. Obrázek 8 Měření napěťového přenosu CVDIBA pro V set _ a =0,648V a V set _ a =0,805V Obrázek 9 Měření napěťového přenosu CVDIBA pro V set _ a =0,894V a V set _ a =0,995V Obrázek 0 Měření napěťového přenosu CVDIBA pro V set _ a =,500V a V set _ a =2,024V 8

Při buzení obdélníkovým průběhem jsou patrné malé problémy se stabilitou, které se projevují vznikem zákmitů. Měření bylo opět prováděno mezi vstupem i a výstupem v. Obrázek Měření napěťového přenosu pro V set _ a =2,023V Měření v kmitočtové oblasti proběhlo pomocí obvodového analyzátoru Keysight / Agilent 4395A při nastavení source power -5dBm. Na vyšších kmitočtech jsou patrné nežádoucí výkyvy způsobené špatnou kompenzací měřicí soustavy. Výkyvy byly při zpracování naměřených dat dodatečně odstraněny. Obrázek 2 Měření kmitočtového přenosu CVDIBA mezi vstupem i a výstupem v pro V set_a =0,930V. Změřená šířka pásma je cca 32MHz. 9

Obrázek 3 Měření kmitočtového přenosu CVDIBA mezi vstupem i a výstupem v pro V set_a =,5V. Změřená šířka pásma je cca 30MHz. Změřené přenosy mezi různými branami prvku CVDIBA byly porovnány se simulací v programu PSpice. Plná čára ve všech grafech značí naměřený a přerušovaná čára značí simulovaný průběh, není-li řečeno jinak. Vv / Vi [db] 20 0 0-0 -20-30 -40-50 V set_a =0,398V -60 V set_a =,5V V set_a =V V set_a =0,930V V set_a =0,649V měření simulace CVDIBA přenos z i do v -70 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 4 Měření kmitočtového přenosu CVDIBA mezi vstupem i a výstupem v 20

Vo / Vi [db] simulace 0-5 -0 měření -5-20 -25-30 -35-40 -45 CVDIBA přenos z i do o V set_a =0,906V -50 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 5 Měření kmitočtového přenosu CVDIBA mezi vstupem i a výstupem o dle obr. 9 0 Vw / Vi [db] -0-20 simulace měření -30-40 -50 CVDIBA přenos z i do w V set_a =0,906V -60 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 6 Měření kmitočtového přenosu CVDIBA mezi vstupem i a výstupem w 0 Vw / Vv [db] -5-0 -5-20 měření -25-30 -35-40 -45 CVDIBA přenos z v do w -50 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 f [Hz] E+08 Obrázek 7 Měření kmitočtového přenosu CVDIBA mezi vstupem v a výstupem w simulace 2

V+w / Vi [db] 0-0 -20 měření simulace -30-40 -50 CVDIBA přenos z v2 do w -60 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 8 Měření kmitočtového přenosu CVDIBA mezi vstupem v a výstupem w V set_gm v 50 R4 i 2 VIN VG 6 VO 50 R3 3 RG I- 7 LMH6505 k R2 50 20 R5 R o 3 B OPA860 2 8 E C 2 3 4 +X -X +Y -Y + A= OUT AD830 7 w v2 Obrázek 9 Schéma behaviorálního modelu prvku CVDIBA s doplněným proudovým výstupem o Při použití přídavného proudového výstupu o je nutno vývod v zatížit např. rezistorem s hodnotou 50Ω. 22

4.4 Aplikace prvku CVDIBA 4.4. Syntetický kapacitor s prvkem CVDIBA Měření v kmitočtové oblasti proběhlo pomocí obvodového analyzátoru Keysight / Agilent E507C. Na prvku CVDIBA došlo k malým úpravám. 000000 00000 0000 000 Modul Syntetický kapacitor s CVDIBA V set_a =0,2V V set_a =0,6V V set_a =0,8V Zin [Ω] 00 0 simulace V set_a =V měření 0, E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 20 Měření modulu impedance syntetického kapacitoru s CVDIBA 200 Fáze Syntetický kapacitor s CVDIBA Zin [ ] 90 80 70 simulace 60 V 50 set_a =V 40 V set_a =0,8V 30 20 0 00 90 80 měření 70 60 50 40 30 E+04 E+05 E+06 E+07 f [Hz] E+08 Obrázek 2 Měření fáze impedance syntetického kapacitoru c CVDIBA 23

V set_a 0n C +X Zin 20 2 3 VIN RG VG I- 7 LMH6505 VO 6 k R2 2 3 -X +Y + A= OUT 7 R 4 -Y AD830 Obrázek 22 Schéma syntetického kapacitoru s aktivním prvkem CVDIBA 4.4.2 Alternativní syntetický kapacitor s prvkem CVDIBA V set_a n C2 n C +X Zin 20 2 3 VIN RG VG I- 7 LMH6505 VO 6 k R2 2 3 -X +Y + A= OUT 7 R 4 -Y AD830 Obrázek 23 Schéma alternativního syntetického kapacitoru s aktivním prvkem CVDIBA 24

0000000 Modul 000000 Alternativní syntetický kapacitor s CVDIBA 00000 0000 Behaviorální model z obr. 6 000 Zin [Ω] 00 0 V set_a =V Třípólový lineární model E+0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 24 Kmitočtový přenos alternativního syntetického kapacitoru s CVDIBA Zin [ ] 250 200 50 Fáze Alternativní syntetický kapacitor s CVDIBA Třípólový lineární model 00 50 V set_a =V Behaviorální model z obr. 6 0 E+0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 25 Fáze kmitočtového přenosu alternativního syntetického kapacitoru s CVDIBA 25

5 AKTIVNÍ PRVEK CVDOBA Aktivní prvek CVDOBA (current voltage differencing output buffered amplifier) [] obsahuje napěťový vstup i, napěťový výstup v, napěťový výstup -w a napěťový výstup +w, přičemž platí v v = v i a, v +w =v v, v -w =-v v. Dále také může obsahovat proudový výstup o, pro který platí I o =v i b. To bude řešeno ke konci kapitoly. Je tvořen nastavitelným zesilovačem LMH6505 [] s udanou šířkou pásma 00 MHz a diferenciálním budičem AD838 [2] s udanou šířkou pásma 320 MHz. Napěťové zesílení a může být nastavována změnou napětí V set_a od 0,5 do,5v. Obvody LMH6505, AD838 a OPA860 [5] jsou napájeny symetrickým napětím ±5V. a (Vset_a) Vi Vv Ii=0 Iv i v CVDOBA +w V+w -w I+w I-w V-w Obrázek 26 Symbol aktivního prvku CVDOBA 5. Schéma Vset_a v VG 500 R4 i R 20 2 3 VIN RG VO I- 7 LMH6505 6 k R2 k R5 500 R3 R6 500 8 2 + 4 OUT+ VOCM _ OUT- 5 AD838 500 R7 R8 500 +w -w Obrázek 27 Schéma behaviorálního modelu prvku CVDOBA Byla získána odezva obvodu v kmitočtové, časové i stejnosměrné oblasti. Šířka pásma pro V set_a =V je cca 260MHz pro pokles o 3 db. 26

Vw / Vi [db] 20 5 V set_a =2V 0 5 V set_a =,V 0-5 V set_a =V -0 V -5 set_a =0.9V -20-25 -30 E+0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 E+09 f [Hz] Obrázek 28 Kmitočtový přenos CVDOBA pro různé V set_a 0,3 V w [V] 0,2 -W 0, 0-0, V set_a =V f=00khz -0,2 +W -0,3 0E+00 E-05 2E-05 3E-05 t [s] 4E-05 Obrázek 29 Přenos CVDOBA v časové oblasti 2,5 V W [V] 2,5 0,5 0-0,5 - -,5-2 -2,5 V set_a = 2V V set_a =,V V set_a = V V set_a = 0,9V V set_a = 0,9V V set_a = V V set_a =,V V set_a = 2V - -0,5 0 0,5 V I [V] Obrázek 30 Stejnosměrný přenos CVDOBA pro různé V set_a 27

Vw / Vi [db] 5 0-5 -0-5 -20-25 -30-35 fáze +W modul W fáze -W V set_a =V 80-40 -450 E+0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 E+09 90 0-90 -80-270 -360 f [Hz] fáze [ ] Obrázek 3 Modul a fáze kmitočtového přenosu CVDOBA 5.2 Alternativní schéma prvku CVDOBA Pro dosažení lepšího fázového přenosu bylo navrženo alternativní schéma zapojení. V set_a v i 20 R 2 3 VIN RG VG I- 7 LMH6505 VO 6 k R2 k 8 2 + 4 VOCM OUT+ OUT- _ 5 AD838 +w -w R5 Obrázek 32 Alternativní schéma behaviorálního modelu prvku CVDOBA Fázový přenos byl porovnán s předchozím zapojením. Zapojení z obr. 32 vykazuje lepší fázový přenos. Ale při realizaci na DPS se u zapojení z obr. 32 projevovala značná nestabilita a náchylnost k rozkmitání. 28

0 Vw / Vi [db] 0-0 -20-30 -40-50 fáze +W modul W fáze -W V set_a =V 80-60 -360 E+0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 E+09 f [Hz] 90 0-90 -80-270 fáze [ ] Obrázek 33 Modul a fáze kmitočtového přenosu alternativní verze CVDOBA Pomocí diamantového tranzistoru OPA860 lze vytvořit přídavný proudový výstup o. Při simulaci je vývod o zatížen rezistorem Ω. V set_gm v 50 R 500 R4 i 20 R 2 3 VIN VG RG I- 7 LMH6505 6 VO k o R2 0 R3 50 R6 3 B OPA860 2 8 E C k R5 500 R0 500 R8 8 2 + 4 VOCM OUT+ OUT- _ 5 AD838 500 R7 500 R9 +w -w Obrázek 34 Schéma behaviorálního modelu prvku CVDOBA s přídavým proudovým výstupem o. Šířka pásma proudového výstupu o pro V set_a =V je cca 300MHz pro pokles o 3 db. Obvod s OPA860 jeví za určitých okolností náchylnost k rozkmitání. 29

Vo / Vi [db] -20-25 -30-35 -40-45 -50-55 V set_a =2V V set_a =,V V set_a =V V set_a =0.9V -60 E+0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 E+09 f [Hz] Obrázek 35 Kmitočtový přenos vývodu "o" CVDOBA pro zátěž Ω 5E-03 I o [A] 4E-03 3E-03 V set_a =V 2E-03 E-03 f=00khz 0E+00 -E-03-2E-03-3E-03 0E+00 E-05 2E-05 3E-05 t [s] 4E-05 Obrázek 36 Přenos vývodu "o" v časové oblasti 30

5.3 Třípólový lineární model k R k R2 i GAIN=,2 E + _ VCVS 0,5p C GAIN= + E _ VCVS 0,5p C2 V -w +w k R3 GAIN= + E _ VCVS 0,5p C3 GAIN=- + _ E VCVS GAIN= + _ E VCVS Obrázek 37 Jednoduchý třípólový lineární model prvku CVDOBA Vw / Vi [db] 5 0-5 -0-5 -20-25 -30-35 CVDOBA V set_a =V Třípólový lineární model Behaviorální model z obr. 37-40 E+0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 E+09 f [Hz] Obrázek 38 Porovnání behaviorálního modelu CVDOBA s třípólovým lineárním modelem U třípólového lineárního modelu je patrné pomalejší klesání kmitočtové charakteristiky. 3

5.4 Měření prvku CVDOBA Měření v kmitočtové oblasti proběhlo pomocí obvodového analyzátoru Keysight / Agilent 4395A při nastavení source power -5dBm. Na vyšších kmitočtech jsou patrné nežádoucí výkyvy způsobené špatnou kompenzací měřicí soustavy. Výkyvy byly při zpracování naměřených dat dodatečně odstraněny. 20 Vv / Vi [db] 0 0-0 -20-30 -40-50 V set_a =,888V V set_a =,3V V set_a =0,969V V set_a =0,730V CVDOBA přenos z i do v měření simulace -60 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 39 Měření kmitočtového přenosu CVDOBA mezi vstupem v a výstupem i 30 V-w / Vi [db] 20 0 0-0 -20-30 -40-50 V set_a =,889V V set_a =,3V V set_a =0,969V V set_a =0,738V CVDOBA přenos z i do -w měření simulace -60 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 40 Měření kmitočtového přenosu CVDOBA mezi vstupem i a výstupem -w 32

30 V+w / Vi [db] 20 0 0-0 -20-30 -40-50 V set_a =,889V V set_a =0,968V CVDOBA přenos z i do +w simulace měření -60 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 4 Měření kmitočtového přenosu CVDOBA mezi vstupem i a výstupem +w Vo / Vi [db] 0 9 8 měření 7 6 simulace 5 4 3 2 CVDOBA přenos z i do o V set_a =0,994V 0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 f [Hz] E+08 Obrázek 42 Měření kmitočtového přenosu CVDOBA mezi vstupem i a výstupem o 4 V+w / Vv [db] 2 0-2 -4-6 -8 měření simulace CVDOBA přenos z v do +w -0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 43 Měření kmitočtového přenosu CVDOBA mezi vstupem v a výstupem w 33

6 AKTIVNÍ PRVEK CVCC Aktivní prvek CVCC (current voltage current conveyor) [] obsahuje napěťový vstup i, napěťový výstup v, proudový vstup x, proudový výstup Ix a proudový výstup Ix2, přičemž platí v v = v i a, I x =b I x, I x2 =-b I x. Je tvořen nastavitelným zesilovačem LMH6505 [] s udanou šířkou pásma 00 MHz, proudovým konvejorem EL2082 [3] s udanou šířkou pásma 50 MHz a proudovou čtyřkvadrantovou násobičkou EL4083 [4] s udanou šířkou pásma 200 MHz. Napěťové zesílení a může být nastavováno změnou napětí V set_a od 0,5 do,5v. Proudový zisk EL2082 může být nastaven pomocí V set_b od do 7V. Obvody LMH6505 a OPA860 jsou napájeny symetrickým napětím ±5V, obvody EL2082 a EL4083 symetrickým napětím ±5V. a (Vset_a) b (Vset_b) Vi Ii=0 i cvcc v Ix Iv Vv IIx Ix x Ix2 IIx2 Obrázek 44 Symbol obvodu CVCC 6. Schéma Při simulaci musí být vývod x uzemněn vhodným rezistorem, zde bylo zvoleno 400Ω. +Vcc R5 0k V set_a v V set_b 5k 8 2 I IN_X U G R4 3 IY I Z I OUT+ 5 Ix i 2 VIN 3 VG RG I- 7 LMH6505 6 VO k R2 3 U IN_Y EL2082 I OUT_Z E 8 6 R3 I X EL4083 I OUT- 7 Ix2 x 20 400 R R3 Obrázek 45 Schéma behaviorálního modelu prvku CVCC 34

Též proudové výstupy budou zatíženy rezistory Ω. VIx / Vi [db] -35-40 -45-50 V set_b =7V V set_b =4V V set_b =2V V set_b =V -55-60 E+0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 E+09 Obrázek 46 Kmitočtový přenos CVCC V set_a =V f [Hz] Byla získána odezva obvodu v kmitočtové, časové i stejnosměrné oblasti. Šířka pásma pro V set_b =2V je cca 80MHz pro pokles o 3 db. g m [S] 0,02 0,08 0,06 0,04 0,02 0,0 0,008 0,006 0,004 0,002 V set_a =V V set_b =7V V set_b =4V V set_b =2V V set_b =V 0 E+0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 E+09 f [Hz] Obrázek 47 Průběh transkonduktance CVCC 35

2,0E-03 I Ix [A],5E-03 Ix,0E-03 5,0E-04 V set_a = V 0,0E+00-5,0E-04 V set_b = 7V f = 00kHz -,0E-03 -,5E-03 Ix2-2,0E-03 0E+00 E-05 2E-05 t [s] 3E-05 Obrázek 48 Přenos CVCC v časové oblasti 3E-03 I X [A] 2E-03 E-03 0E+00 -E-03-2E-03 V set_b = V V set_b = 2V V set_b = 4V V set_b = 7V V set_b = 4V V set_b = 2V V set_b = V Ix2 V set_b = 7V V set_a = V -3E-03 - Ix -0,5 0 0,5 V I [V] Obrázek 49 Stejnosměrný přenos CVCC 36

6.2 Alternativní schéma prvku CVCC Při nedostupnosti EL2082 lze využít náhradní zapojení s LMH6505 a dvěma diamantovými tranzistory OPA860 [0]. V set_b 200 R5 V set_a v 3 E OPA860 C B 200 2 3 RG 2 VIN VG I- 7 LMH6505 6 VO k R9 +Vcc 5k R7 3 0k R6 IY 8 I Z I OUT+ 5 Ix R4 3 2 E C R8 I X I OUT- 7 Ix2 i 2 VIN 3 RG VG I- 7 LMH6505 6 VO k x R2 B OPA860 EL4083 20 400 R R3 Obrázek 50 Alternativní schéma behaviorálního modelu prvku CVCC VIx / Vi [db] -34-35 -36-37 -38-39 -40-4 -42-43 V set_b =2V V set_b =,V V set_b =V V set_b =0.9V V set_a =V -44 E+0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 E+09 f [Hz] Obrázek 5 Kmitočtový přenos alternativní verze CVCC Šířka pásma pro V set_b =V a V set_a =V je cca 45MHz pro pokles o 3 db. 37

g m [S] 0,09 0,07 V set_b =2V V set_a =V 0,05 V set_b =,V 0,03 0,0 V set_b =V V set_b =0,9V 0,009 E+0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 E+09 f [Hz] Obrázek 52 Průběh transkonduktance alternativní verze CVCC,5E-03 I Ix [A],0E-03 Ix 5,0E-04 0,0E+00-5,0E-04 V set_a = V V set_b = V f = 00kHz -,0E-03 Ix2 -,5E-03 0E+00 E-05 2E-05 3E-05 4E-05 t [s] Obrázek 53 Přenos alternativní verze CVCC v časové oblasti 38

3E-03 I X [A] 2E-03 E-03 0E+00 V set_b = 0.9V V set_b = V V set_b =,V V set_b = 2V Ix2 V set_a = V -E-03 V set_b = 2V V set_b =,V -2E-03 V set_b = V V set_b = 0,9V Ix -3E-03-0,3-0,2-0, 0 0, 0,2 0,3 V I [V] Obrázek 54 Stejnosměrný přenos alternativní verze CVCC 39

6.3 Třípólový lineární model i GAIN=0,8 E + VCVS _ k R GAIN=0,8 E + VCVS _ 0,7p C k R3 GAIN=0,8 + E _ VCVS p C3 400 R5 x V k GAIN=0.7m + _ G VCCS R2 0,7p C2 Ix Ix2 k R4 GAIN=0,8 + _ E VCVS p C4 GAIN=-0.7m + _ G VCCS Obrázek 55 Jednoduchý třípólový lineární model prvku CVCC 40

-40 VIx / Vi [db] -50-60 Třípólový lineární model -70-80 CVCC -90 V set_a =V V set_b =3V Behaviorální model z obr. 55-00 E+0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 E+09 f [Hz] Obrázek 56 Porovnání behaviorálního modelu CVCC s třípólovým lineárním modelem U třípólového lineárního modelu je patrné pomalejší klesání kmitočtové charakteristiky. 4

6.4 Měření prvku CVCC Měření v kmitočtové oblasti proběhlo pomocí obvodového analyzátoru Keysight / Agilent 4395A při nastavení source power -5dBm. Na vyšších kmitočtech jsou patrné nežádoucí výkyvy způsobené špatnou kompenzací měřicí soustavy. Výkyvy byly při zpracování naměřených dat dodatečně odstraněny. 0 V+w / Vi [db] -5-0 -5-20 -25-30 -35 V set_b =4,95V V set_b =,04V V set_b =0,255V měření simulace -40-45 CVCC přenos z i do +w V set_a =0,843V -50 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 57 Měření kmitočtového přenosu CVCC mezi vstupem i a výstupem +w 0 Vx / Vi [db] -2-4 -6-8 -0-2 -4-6 měření simulace CVCC přenos z i do x V set_b =,05V V set_a =0,843V -8-20 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 58 Měření kmitočtového přenosu CVCC mezi vstupem i a výstupem x 42

0 V+w / Vv[dB] 0-0 -20-30 V set_b =3,53V V set_b =,05V V set_b =0,2V simulace měření -40-50 CVCC přenos z v do +w -60 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 59 Měření kmitočtového přenosu CVCC mezi vstupem v a výstupem +w 43

6.5 Aplikace prvku CVCC 6.5. Rekonfigurovatelný filtr s prvkem CVCC Měření v kmitočtové oblasti proběhlo pomocí obvodového analyzátoru Keysight / Agilent 4395A při nastavení source power -25dBm. Vhodným nastavením napětí V set_a a V set_b lze obdržet bilineární filtr (obr. 6), přímou linku (obr. 6) nebo horní propust (obr. 63). +Vcc R6 0k V set_a V set_b 5k 8 in 2 VIN 3 RG VG I- 7 LMH6505 6 VO k R2 2 I IN_X 3 U IN_Y EL2082 U G I OUT_Z E 8 6 R4 R5 3 IY I X EL4083 I Z I OUT+ I OUT- 5 7 out 20 00n C 00 R3 R Obrázek 60 Schéma rekonfigurovatelného filtru s aktivním prvkem CVCC 0 Vout / Vin[dB] 5 0 modul V set_a =0,945V, V set_b =2V Rekonfigurovatelný filtr s CVCC -5-0 měření V set_a =,5V, V set_b =0,52V -5 simulace -20 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 6 Měření fázovacího článku s CVCC V set_a =,5V, V set_b =2V 44

Vout / Vin[ ] 60 50 fáze simulace Rekonfigurovatelný filtr s CVCC 40 30 20 0 měření V set_a =,5V, V set_b =2V V set_a =,5V, V set_b =0,52V 0 V set_a =0,945V, V set_b =2V -0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 62 Měření fázovacího článku s CVCC 0 Vout / Vin[dB] 0-0 -20-30 -40-50 -60 modul simulace V měření set_a =0,008V, V set_b =2,04V V set_a =0,008V, V set_b =0,02V V set_a =0,008V, V set_b =0,798V Rekonfigurovatelný filtr s CVCC -70 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 63 Měření horní propusti s CVCC 00 Vout / Vin[ ] 80 60 40 simulace fáze Rekonfigurovatelný filtr s CVCC V set_a =0,008V, V set_b =2,04V V set_a =0,008V, V set_b =0,02V 20 měření 0 V set_a =0,008V, V set_b =0,798V -20 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 64 Měření horní propusti s CVCC 45

6.5.2 Horní propust s prvkem CVCC +Vcc R6 0k V set_a V set_b 5k 8 in C 0n 2 VIN 3 VG RG I- 7 LMH6505 6 VO R2 k 2 I IN_X 3 U IN_Y EL2082 U G I OUT_Z E 8 6 R5 R4 3 IY I X EL4083 I Z I OUT+ I OUT- 5 7 20 R R3 400 out Obrázek 65 Schéma horní propusti s aktivním prvkem CVCC Vout / Vin [db] 0-5 -0-5 -20-25 -30-35 -40-45 Behaviorální model z obr. 55 Jednopólový lineární model Horní propust s CVCC V set_b =3V V set_a =V -50 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 66 Kmitočtový přenos horní propusti s CVCC 46

6.5.3 Dolní propust s prvkem CVCC +Vcc R5 0k V set_a V set_b 5k 8 2 I IN_X U G R4 3 IY I Z I OUT+ 5 2 VIN 3 20 VG RG I- 7 LMH6505 6 VO k R2 3 U IN_Y 00 I OUT_Z 6 E 8 EL2082 R3 I X EL4083 I OUT- 7 C 0n out R in R6 Obrázek 67 Schéma dolní propusti s aktivním prvkem CVCC Vout / Vin [db] 0 0-0 -20-30 -40-50 -60-70 -80 Jednopólový lineární model Behaviorální model z obr. 55 Dolní propust s CVCC V set_a =,5V V set_b =3V -90 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 68 Kmitočtový přenos dolní propusti s CVCC 47

6.5.4 Alternativní dolní propust s prvkem CVCC +Vcc R5 0k V set_a out V set_b 5k 8 2 I IN_X U G R4 3 IY I Z I OUT+ 5 2 3 20 VIN VG RG I- 7 LMH6505 6 VO k R2 3 U IN_Y 00 I OUT_Z 6 E 8 EL2082 R3 I X EL4083 I OUT- 7 C 0n R in R6 Obrázek 69 Schéma dolní propusti s aktivním prvkem CVCC Vout / Vin [db] 0-5 -0-5 -20-25 -30-35 -40-45 V set_a =,5V V set_b =3V -50 E+02 E+04 E+06 E+08 f [Hz] Obrázek 70 Kmitočtový přenos alternativní dolní propusti s CVCC Behaviorální model z obr. 55 Alternativní dolní propust s CVCC Jednopólový lineární model 48

AKTIVNÍ PRVEK OC Aktivní prvek OC (operational conveyor) [] obsahuje napěťový vstup in, proudový výstup z a proudový vstup x, přičemž platí i z = v in b, I x =V x /R x a V x =(V in a)/(a+). Je tvořen nastavitelným zesilovačem LMH6505 s udanou šířkou pásma 00 MHz, diferenčním zesilovačem AD830 s udanou šířkou pásma 85 MHz a proudovým konvejorem EL2082 s udanou šířkou pásma 50 MHz. Napěťové zesílení a může být nastavováno změnou napětí V set_a od 0,5 do,5v. Proudový zisk EL2082 může být nastaven pomocí V set_b od do 7V. Obvody LMH6505 a OPA860 jsou napájeny symetrickým napětím ±5V, obvody EL2082 a AD830 symetrickým napětím ±5V. a (Vset_a) b (Vset_b) Vin Iin=0 in Iz Ix x OC z Obrázek 7 Symbol aktivního prvku OC 6.6 Schéma V set_a V set_b in 00 R 2 VIN 3 RG VG I- 7 LMH6505 6 VO k R2 +X 2 -X 3 +Y 4 -Y + A= OUT 7 AD830 2 I IN_X 3 U IN_Y EL2082 U G I OUT_Z 6 E 8 z x 2 R3 Obrázek 72 Schéma behaviorálního modelu prvku OC Při simulaci bude proudový výstup z zatížen rezistorem Ω a vývod x rezistorem 2 Ω. 49

-0 Vz / Vin [db] -20-30 -40 V set_a =2V V set_a =V V set_a =0,9V V set_a =0,8V -50 V set_b =7V -60 E+0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 E+09 f [Hz] Obrázek 73 Kmitočtový přenos OC Šířka pásma pro V set_b =7V a V set_a =V je cca 60MHz pro pokles o 3 db. 3E-03 Iz [A] 2E-03 V set_a = V E-03 V 0E+00 set_b = 7V f = 00kHz -E-03-2E-03-3E-03 0E+00 E-05 2E-05 3E-05 t [s] 4E-05 Obrázek 74 Přenos OC v časové oblasti 4E-02 V set_a = V V set_a = 2V Vz [V] 3E-02 2E-02 V set_a = 0,9V V set_b = 7V 5E-03-5E-03 V set_a = 0,8V -2E-02-3E-02-4E-02-0,5-0,4-0,3-0,2-0, 0 0, 0,2 0,3 0,4 0,5 Vin [V] Obrázek 75 Stejnosměrný přenos OC 50

6.7 Alternativní schéma prvku OC V případě nedostupnosti EL2082 lze použít náhradní strukturu s LMH6505 a OPA860. V set_a V set_b 200 R5 3 OPA860 C B E 2 3 RG 2 VIN VG I- 7 LMH6505 6 VO k R6 in 00 R 7 VIN VG 6 VO 7 RG I- 7 k LMH6505 R2 +X 2 -X 3 +Y 4 -Y + A= OUT 7 AD830 00 R8 00 R7 200 R4 3 2 E B C OPA860 z x 2 R3 Obrázek 76 Alternativní schéma behaviorálního prvku OC Vz / Vin [db] -0-5 -20-25 -30-35 -40-45 -50-55 V set_a =2V V set_a =V V set_a =0,9V V set_a =0,8V V set_b =V -60 E+0 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 E+09 f [Hz] Obrázek 77 Kmitočtový přenos alternativní verze OC Šířka pásma pro V set_b =V a V set_a =V je cca 72MHz pro pokles o 3 db. 5

Iz [A] 3E-03 E-03 -E-03 V set_a = V V set_b = 0,8V f = 00kHz -3E-03-5E-03-7E-03 0E+00 E-05 2E-05 3E-05 t [s] 4E-05 Obrázek 78 Přenos alternativní verze OC v časové oblasti Vz [V] 3E-02 2E-02 2E-02 E-02 5E-03 0E+00-5E-03 -E-02-2E-02 V set_a = V V set_b = 2V V set_b = V V set_b = 0,9V V set_b = 0,8V -2E-02-0,8-0,6-0,4-0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 Vin [V] Obrázek 79 Stejnosměrný přenos OC 52

6.8 Třípólový lineární model in GAIN= + _ E VCVS k R p C v x 20 R4 GAIN=0,3 + E _ VCVS k R2 p C2 GAIN=0,26 + E _ VCVS k R3 p C3 GAIN=0,46 + _ G VCCS z Obrázek 80 Jednoduchý třípólový lineární model prvku OC 53

-20-30 Vz / Vi [db] -40-50 -60 Třípólový lineární model Behaviorální model z obr. 80-70 -80 V set_a =V OC -90 E+0 E+03 E+05 E+07 E+09 f [Hz] Obrázek 8 Porovnání behaviorálního modelu OC s třípólovým lineárním modelem U třípólového lineárního modelu je patrné pomalejší klesání kmitočtové charakteristiky. 54

6.9 Měření prvku OC Měření v kmitočtové oblasti proběhlo pomocí obvodového analyzátoru Keysight / Agilent 4395A při nastavení source power -5dBm. Na vyšších kmitočtech jsou patrné nežádoucí výkyvy způsobené špatnou kompenzací měřicí soustavy. Výkyvy byly při zpracování naměřených dat dodatečně odstraněny. Vz / Vin [db] 0 5 0 V set_b =4,06V V set_b =3,03V V set_b =2,03V -5-0 simulace měření V set_b =,5V V set_b =,08V OC přenos z in do z R x =20Ω V set_a =0,85V -5 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 82 Měření kmitočtového přenosu OC mezi vstupem in a výstupem z Vz / Vv [db] 3 2 0 - -2-3 -4-5 -6-7 -8-9 -0 - -2-3 simulace měření OC přenos z v do z V set_b =4,07V V set_b =3,03V V set_b =2,07V V set_b =,506V V set_b =,06V R x =20Ω E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 83 Měření kmitočtového přenosu OC mezi vstupem v a výstupem z 55

35 Vz / Vx [db] 30 25 20 5 0 V set_b =3,04V V set_b =2,00V V set_b =4,03V V set_b =,03V 5 0-5 -0 simulace měření V set_b =0,234V OC přenos z x do z -5 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 84 Měření kmitočtového přenosu OC mezi vstupem x a výstupem z 56

6.0 Aplikace prvku OC 6.0. Derivátor s prvkem OC Měření v kmitočtové oblasti proběhlo pomocí obvodového analyzátoru Keysight / Agilent 4395A při nastavení source power -25dBm. V set_a V set_b 00 R 2 VIN 3 RG VG I- 7 LMH6505 6 VO k R2 +X 2 -X 3 +Y 4 -Y + A= OUT 7 AD830 2 I IN_X 3 U IN_Y EL2082 U G E 8 I OUT_Z 6 out in 4n7 C Obrázek 85 Schéma derivátoru s aktivním prvkem OC 20 měření 0 Vout / Vin [db] 0 simulace -0-20 -30-40 -50 V set_b =,28V V set_b =0,646V V set_b =0,22V -60 Derivátor s OC -70 E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 Obrázek 86 Měření kmitočtového přenosu derivátoru s OC V set_a =0,950V f [Hz] 57

6.0.2 Horní propust s prvkem OC Měření v kmitočtové oblasti proběhlo pomocí obvodového analyzátoru Keysight / Agilent 4395A při nastavení source power -25dBm. V set_b 2 3 4 +X -X +Y -Y + A= OUT 7 AD830 2 I IN_X 3 U IN_Y EL2082 U G E 8 I OUT_Z 6 out in 4n7 C Obrázek 87 Schéma horní propusti s aktivním prvkem OC Vout / Vin [db] 0 0-0 -20-30 -40-50 -60 měření simulace V set_b =4,66V V set_b =3,0V V set_b =0,96V V set_b =0,526V -70-80 Horní propust s OC E+02 E+03 E+04 E+05 E+06 E+07 E+08 f [Hz] Obrázek 88 Měření kmitočtového přenosu horní propusti s OC 58

7 ZÁVĚR Byly prověřeny vlastnosti simulovaných aktivních prvků CVDIBA, CVDOBA,CVCC a OC pomocí střídavé, stejnosměrné a časové analýzy. Pomocí stejnosměrné analýzy byl zjištěn maximální rozkmit vstupních signálů pro různé hodnoty parametrů. Byly vytvořeny jednoduché třípólové lineární modely a porovnány s behaviorálními modely. V další fázi byly tyto obvody realizovány na zkušebních DPS a proměřeny. Byla též simulací odzkoušena náhrada EL2082 pomocí speciální struktury složené ze dvou OPA860 a LMH6505. Teoretická šířka pásma prvku CVDIBA je 56 MHz, u prvku CVDOBA je to 260 MHz, u prvku CVCC je to 80 MHz a u prvku OC 60 MHz. Dále byly simulovány a proměřeny jednoduché aplikace aktivních prvků, jako horní propust, dolní propust, fázovací článek a rekonfigurovatelný filtr. Spotřeba každého aktivního prvku se pohybovala mezi 0,5W a W. Se stávajícími DPS sice nebyly větší problémy, ale přesto by bylo vhodné ověřit činnost aktivních prvků na DPS s prokovenými otvory a tím pádem s dostatečně pevnými malými pájecími ploškami a tenkými spoji, které by vedly k menší parazitní kapacitě spojů. Ukázalo se, že je důležité provést kalibraci obvodového analyzátoru včetně měřené DPS. Některé integrované obvody měly sklon k rozkmitání, což bylo potlačeno pomocí vhodných Boucherotových filtrů. Integrované obvody v SMD pouzdru SOIC-8 byly zapájeny na speciální redukce s blokovacími kondenzátory a umístěny do patic DIL8, viz příloha A.9. Z organizačních důvodů se nepodařilo vytvořit tranzistorovou strukturu (CMOS/BJT) vhodnou pro integraci. 59

8 LITERATURA BIOLEK, D., SENANI, R., BIOLKOVÁ, V., KOLKA, Z. Active Elements for Analog Signal Processing: Classification, Review, and New Proposals. Radioengineering. 2008, sv. 7, č. 4, p. 5-32. ŠOTNER, R., HERENCSÁR, N., JERÁBEK, J., PROKOP, R., KARTCI, A., DOSTÁL, T., VRBA, K. Z-Copy Controlled-Gain Voltage Differencing Current Conveyor: Advanced Possibilities in Direct Electronic Control of First- Order Filter. Elektronika Ir Elektrotechnika. 204, sv. 20, č. 6, str. 77-83. FERRI, G., GUERRINI, N.C. Low-Voltage Low-Power CMOS Current Conveyors. Cluwer Academic Publishers, 2003. TOUMAZOU, C., LIDGEY, F.J., HAIGH, D.G. Analogue IC Design: The current mode approach. IEE Circuits and Systems Series 2. Peter Peregrinus Ltd., 990. SCHMID, H. Why Current Mode does not guarantee good performance. Analog Integrated Circuits and Signal Processing, 2003, sv. 35, str. 79-90. SMITH, K.C., SEDRA, A. The current conveyor: a new circuit building block. IEEE Proc. CAS, 968, sv. 56, č. 3, str. 368-369. GIFT, S.J.G. Hybrid current-conveyor-operational amplifier circuit. Int. J. Electronics, 200, sv. 88, č. 2, str. 225-235. GIFT, S. J. G. An enhanced current-mode instrumentation amplifier. IEEE Trans. on Instr. Meas., 200, sv. 50, č., str. 85-88. GIFT, S. J. G. Balanced-output signal generator. IEEE Trans. on Instr. Meas., 2006, sv. 55, č. 3, str. 835-838. Jerabek, J.; Sotner, R.; Kartci, A.; Herencsar, N.; Dostal, T.; Vrba, K., Two behavioral models of the electronically controlled generalized current conveyor of the second generation, in Telecommunications and Signal Processing (TSP), 205 38th International Conference on, str.349-353, 9- July 205 Product data sheet LMH6505 [online]. [cit. 3. prosince 205] Dostupné na www:<http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmh6505.pdf> Product data sheet AD838 [online]. [cit. 3. prosince 205] Dostupné na www: <http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad838.pdf> Product data sheet EL2082 [online]. [cit. 3. prosince 205] Dostupné na www: <http://www.intersil.com/content/dam/intersil/documents/el20/el2082.pdf> Product data sheet EL4083 [online]. [cit. 3. prosince 205] Dostupné na www: <http://www.intersil.com/content/dam/intersil/documents/el40/el4083.pdf> Product data sheet OPA860 [online]. [cit. 3. prosince 205] Dostupné na www: < http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa860.pdf> Product data sheet AD830 [online]. [cit. 3. prosince 205] Dostupné na www: < http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad830.pdf> 60

9 SEZNAM SYMBOLŮ, VELIČIN A ZKRATEK f CVDIBA i v v2 w a b o Ix Ix2 X V set_a V set_b VCVS VCCS CVDOBA CVCC db R x OC Ω DPS S S = /Ω. g m Frekvence Current voltage differential input buffered amplifier Napěťový vstup Napěťový vstup Napěťový výstup Napěťový výstup Napěťové zesílení Proudové zesílení Proudový výstup Proudový výstup Proudový výstup Proudový výstup Řídicí napětí napěťového zesílení Řídicí napětí proudového zesílení Voltage controlled voltage source Voltage controlled current source Current voltage differencing output buffered amplifier Current voltage current conveyor Decibely Zatěžovací rezistor vývodu x Operational conveyor Ohm Deska plošných spojů Siemens, jednotka elektrické vodivosti či transkonduktance. Platí Transkonduktance, platí g m =I OUT /V IN 6

0 NÁVRH ZAŘÍZENÍ A. Obvodové zapojení prvku CVDIBA 62

A.2 Deska plošného spoje prvku CVDIBA top (strana součástek) Rozměr desky 00 80 [mm] A.3 Deska plošného spoje prvku CVDIBA bottom (strana spojů) Rozměr desky 00 80 [mm] 63

A.4 Osazovací plánek prvku CVDIBA top (strana součástek) Rozměr desky 00 80 [mm] A.5 Osazovací plánek prvku CVDIBA bottom (strana spojů) Rozměr desky 00 80 [mm] 64

A.6 Seznam součástek prvku CVDIBA Označení Hodnota Pouzdro Popis C 0u E5-8,5 elektrolytický kondenzátor C2 0u E5-8,5 elektrolytický kondenzátor C3 00n C206 keramický kondenzátor C4 00n C206 keramický kondenzátor C5 0u E5-8,5 elektrolytický kondenzátor C6 00n C206 keramický kondenzátor C7 0u E5-8,5 elektrolytický kondenzátor C8 00n C206 keramický kondenzátor C9 00n C206 keramický kondenzátor C0 0u E5-8,5 elektrolytický kondenzátor C 00n C206 keramický kondenzátor C2 0u E5-8,5 elektrolytický kondenzátor C3 68p C206 keramický kondenzátor C22 m E5-3 elektrolytický kondenzátor C23 m E5-3 elektrolytický kondenzátor D N4007 DO4-0 univerzální dioda D2 N4007 DO4-0 univerzální dioda DOA AD830 DIL8 diferenční zesilovač DT2 OPA860 SOIC8 diamantový tranzistor IC2 7805 TO220 stabilizátor +5V IC4 7905 TO220 stabilizátor -5V JP JPE rozteč 2,54 mm jumper JP2 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP3 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP4 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP5 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP6 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP7 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP8 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP9 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP0 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP JPE rozteč 2,54 mm jumper JP2 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP3 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP4 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP5 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP6 JPE rozteč 2,54 mm jumper LED zelená průměr 5mm zelená LED LED2 zelená průměr 5mm zelená LED PWR W237-03 con-wago-500 svorkovnice trojnásobná R 20 R206 rezistor R2 k R206 rezistor R3 50 R206 rezistor 65

R4 5k R206 rezistor R5 50 R206 rezistor R6 50 R206 rezistor R7 50 R206 rezistor R8 50 R206 rezistor R9 680 R206 rezistor R0 50 R206 rezistor R 00 R206 rezistor R2 50 R206 rezistor R3 0k LI0 odporový trimr R4 50 R206 rezistor R5 50 R206 rezistor R6 50 R206 rezistor R7 00 R206 rezistor U$ LMH6505 SOIC8 nastavitelný zesilovač X A944-50 A944 BNC konektor X2 A944-50 A944 BNC konektor X3 A944-50 A944 BNC konektor X4 A944-50 A944 BNC konektor X5 A944-50 A944 BNC konektor precizní patice DIL8 3 ks redukce ze SOIC8 na DIL8 3ks A.7 Osazená DPS prvku CVDIBA top (strana součástek) 66

A.8 Osazená DPS prvku CVDIBA bottom (strana spojů) A.9 Redukce z pouzdra SOIC8 na DIP8 67

A.0 Obvodové zapojení prvku CVDOBA 68

A. Deska plošného spoje prvku CVDOBA top (strana součástek) Rozměr desky 00 80 [mm] A.2 Deska plošného spoje prvku CVDOBA bottom (strana spojů) Rozměr desky 00 80 [mm] 69

A.3 Osazovací plánek prvku CVDOBA top (strana součástek) Rozměr desky 00 80 [mm] A.4 Osazovací plánek prvku CVDOBA bottom (strana spojů) Rozměr desky 00 80 [mm] 70

A.5 Seznam součástek prvku CVDOBA Označení Hodnota Pouzdro Popis C 0u E2,5-5 elektrolytický kondenzátor C2 0u E2,5-5 elektrolytický kondenzátor C3 00n C206 keramický kondenzátor C4 00n C206 keramický kondenzátor C5 0u E2,5-5 elektrolytický kondenzátor C6 00n C206 keramický kondenzátor C7 0u E2,5-5 elektrolytický kondenzátor C8 00n C206 keramický kondenzátor C9 00n C206 keramický kondenzátor C0 0u E2,5-5 elektrolytický kondenzátor C 00n C206 keramický kondenzátor C2 0u E2,5-5 elektrolytický kondenzátor C3 68p C206 keramický kondenzátor C4 00n C206 keramický kondenzátor C5 68p C206 keramický kondenzátor C6 68p C206 keramický kondenzátor C22 m E5-3 elektrolytický kondenzátor C23 m E5-3 elektrolytický kondenzátor D N4007 DO4-0 univerzální dioda D2 N4007 DO4-0 univerzální dioda D3 N4007 D-5 univerzální dioda D5 N4007 DO4-0 univerzální dioda DT2 OPA860 SOIC8 diamantový tranzistor IC2 7805 TO220 stabilizátor +5V IC4 7905 TO220 stabilizátor -5V JP JPE rozteč 2,54 mm jumper JP2 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP3 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP4 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP5 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP6 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP7 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP8 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP9 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP0 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP JPE rozteč 2,54 mm jumper JP2 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP3 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP4 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP5 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP6 JPE rozteč 2,54 mm jumper 7

JP7 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP8 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP9 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP20 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP2 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP22 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP23 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP24 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP25 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP26 JPE rozteč 2,54 mm jumper LED zelená průměr 5mm zelená LED LED2 zelená průměr 5mm zelená LED OA AD838 SOIC8 diferenciální budič PWR W237-03 con-wago-500 svorkovnice trojnásobná R 20 R206 rezistor R2 k R206 rezistor R3 50 R206 rezistor R4 5k R206 rezistor R5 50 R206 rezistor R6 50 R206 rezistor R7 00 R206 rezistor R8 50 R206 rezistor R9 680 R206 rezistor R0 50 R206 rezistor R 00 R206 rezistor R2 50 R206 rezistor R3 0k LI0 odporový trimr R4 50 R206 rezistor R5 50 R206 rezistor R6 50 R206 rezistor R7 50 R206 rezistor R8 500 R206 rezistor R9 500 R206 rezistor R20 500 R206 rezistor R2 500 R206 rezistor R22 500 R206 rezistor R23 k R206 rezistor R24 00 R206 rezistor R25 00 R206 rezistor U$ LMH6505 SOIC8 nastavitelný zesilovač X A944-50 A944 BNC konektor X2 A944-50 A944 BNC konektor X3 A944-50 A944 BNC konektor X4 A944-50 A944 BNC konektor X5 A944-50 A944 BNC konektor 72

precizní patice DIL8 3 ks redukce ze SOIC8 na DIL8 3ks A.6 Osazená DPS prvku CVDOBA top (strana součástek) 73

A.7 Osazená DPS prvku CVDOBA bottom (strana spojů) 74

A.8 Obvodové zapojení prvku CVCC 75

A.9 Deska plošného spoje prvku CVCC top (strana součástek) Rozměr desky 00 80 [mm] A.20 Deska plošného spoje prvku CVCC bottom (strana spojů) Rozměr desky 00 80 [mm] 76

A.2 Osazovací plánek prvku CVCC top (strana součástek) Rozměr desky 00 80 [mm] A.22 Osazovací plánek prvku CVCC bottom (strana spojů) Rozměr desky 00 80 [mm] 77

A.23 Seznam součástek prvku CVCC Označení Hodnota Pouzdro Popis C 0u E2 elektrolytický kondenzátor C2 0u E2 elektrolytický kondenzátor C3 00n C206 keramický kondenzátor C4 00n C206 keramický kondenzátor C5 0u E2 elektrolytický kondenzátor C6 00n C206 keramický kondenzátor C7 0u E2 elektrolytický kondenzátor C8 00n C206 keramický kondenzátor C9 00n C206 keramický kondenzátor C0 0u E2 elektrolytický kondenzátor C 00n C206 keramický kondenzátor C2 0u E2 elektrolytický kondenzátor C3 68p C206 keramický kondenzátor C4 00n C206 keramický kondenzátor C5 00n C206 keramický kondenzátor C6 0u E2 elektrolytický kondenzátor C7 0u E2 elektrolytický kondenzátor C8 0u E2 elektrolytický kondenzátor C9 00n C206 keramický kondenzátor C20 00n C206 keramický kondenzátor C2 0u E2 elektrolytický kondenzátor C22 m E5-3 elektrolytický kondenzátor C23 m E5-3 elektrolytický kondenzátor C24 68p C206 keramický kondenzátor C25 68p C206 keramický kondenzátor CM EL4083 DIL8 proudová čtyřkvadrantová násobička D N4007 DO4-0 univerzální dioda D2 N4007 DO4-0 univerzální dioda D3 N4007 D-5 univerzální dioda D5 N4007 DO4-0 univerzální dioda DT2 OPA860 SOIC8 diamantový tranzistor IC OPA2652 SOIC8 operační zesilovač IC2 7805 TO220 stabilizátor +5V IC4 7905 TO220 stabilizátor -5V IC5 EL2082 DIL8 proudový konvejor JP JPE rozteč 2,54 mm jumper JP2 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP3 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP4 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP5 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP6 JPE rozteč 2,54 mm jumper 78

JP7 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP8 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP9 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP0 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP JPE rozteč 2,54 mm jumper JP2 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP3 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP4 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP5 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP6 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP7 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP8 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP9 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP20 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP2 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP22 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP23 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP24 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP25 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP26 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP27 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP28 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP29 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP30 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP3 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP32 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP33 JPE rozteč 2,54 mm jumper 36892 zelená průměr 5mm zelená LED 37257 zelená průměr 5mm zelená LED PWR W237-03 con-wago-500 svorkovnice trojnásobná R 20 R206 rezistor R2 k R206 rezistor R3 50 R206 rezistor R4 5k R206 rezistor R5 50 R206 rezistor R6 50 R206 rezistor R7 00 R206 rezistor R8 50 R206 rezistor R9 680 R206 rezistor R0 50 R206 rezistor R 00 R206 rezistor R2 50 R206 rezistor R3 0k LI0 odporový trimr R4 50 R206 rezistor R5 50 R206 rezistor 79

R6 50 R206 rezistor R7 50 R206 rezistor R8 20 R206 rezistor R9 390 R206 rezistor R20 90 R206 rezistor R2 0k LI0 odporový trimr R22 0k R206 rezistor R23 5k R206 rezistor R24 00 R206 rezistor R25 00 R206 rezistor R26 00 R206 rezistor R27 00 R206 rezistor R28 00 R206 rezistor U$ LMH6505 SOIC8 nastavitelný zesilovač X A944-50 A944 BNC konektor X2 A944-50 A944 BNC konektor X3 A944-50 A944 BNC konektor X4 A944-50 A944 BNC konektor X5 A944-50 A944 BNC konektor X6 A944-50 A944 BNC konektor precizní patice DIL8 4 ks redukce ze SOIC8 na DIL8 4ks 80

A.24 Osazená DPS prvku CVCC top (strana součástek) A.25 Osazená DPS prvku CVCC bottom (strana spojů) 8

A.26 Obvodové zapojení prvku OC 82

A.27 Deska plošného spoje prvku OC top (strana součástek) Rozměr desky 00 80 [mm] A.28 Deska plošného spoje prvku OC bottom (strana spojů) Rozměr desky 00 80 [mm] 83

A.29 Osazovací plánek prvku OC top (strana součástek) Rozměr desky 00 80 [mm] A.30 Osazovací plánek prvku OC bottom (strana spojů) Rozměr desky 00 80 [mm] 84

A.3 Seznam součástek prvku OC Označení Hodnota Pouzdro Popis C 0u E2 elektrolytický kondenzátor C2 0u E2 elektrolytický kondenzátor C3 00n C206 keramický kondenzátor C4 00n C206 keramický kondenzátor C5 0u E2 elektrolytický kondenzátor C6 00n C206 keramický kondenzátor C7 0u E2 elektrolytický kondenzátor C8 00n C206 keramický kondenzátor C9 00n C206 keramický kondenzátor C0 0u E2 elektrolytický kondenzátor C 00n C206 keramický kondenzátor C2 0u E2 elektrolytický kondenzátor C3 68p C206 keramický kondenzátor C4 00n C206 keramický kondenzátor C5 00n C206 keramický kondenzátor C6 0u E2 elektrolytický kondenzátor C7 0u E2 elektrolytický kondenzátor C8 0u E2 elektrolytický kondenzátor C9 00n C206 keramický kondenzátor C20 00n C206 keramický kondenzátor C2 0u E2 elektrolytický kondenzátor C22 m E5-3 elektrolytický kondenzátor C23 m E5-3 elektrolytický kondenzátor C24 68p C206 keramický kondenzátor C25 68p C206 keramický kondenzátor CM EL4083 DIL8 proudová čtyřkvadrantová násobička D N4007 DO4-0 univerzální dioda D2 N4007 DO4-0 univerzální dioda D3 N4007 D-5 univerzální dioda D5 N4007 DO4-0 univerzální dioda DT2 OPA860 SOIC8 diamantový tranzistor IC OPA2652 SOIC8 operační zesilovač IC2 7805 TO220 stabilizátor +5V IC4 7905 TO220 stabilizátor -5V IC5 EL2082 DIL8 proudový konvejor JP JPE rozteč 2,54 mm jumper JP2 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP3 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP4 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP5 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP6 JPE rozteč 2,54 mm jumper 85

JP7 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP8 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP9 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP0 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP JPE rozteč 2,54 mm jumper JP2 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP3 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP4 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP5 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP6 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP7 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP8 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP9 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP20 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP2 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP22 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP23 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP24 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP25 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP26 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP27 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP28 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP29 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP30 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP3 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP32 JPE rozteč 2,54 mm jumper JP33 JPE rozteč 2,54 mm jumper 36892 zelená průměr 5mm zelená LED 37257 zelená průměr 5mm zelená LED PWR W237-03 con-wago-500 svorkovnice trojnásobná R 20 R206 rezistor R2 k R206 rezistor R3 50 R206 rezistor R4 5k R206 rezistor R5 50 R206 rezistor R6 50 R206 rezistor R7 00 R206 rezistor R8 50 R206 rezistor R9 680 R206 rezistor R0 50 R206 rezistor R 00 R206 rezistor R2 50 R206 rezistor R3 0k LI0 odporový trimr R4 50 R206 rezistor R5 50 R206 rezistor 86

R6 50 R206 rezistor R7 50 R206 rezistor R8 20 R206 rezistor R9 390 R206 rezistor R20 90 R206 rezistor R2 0k LI0 odporový trimr R22 0k R206 rezistor R23 5k R206 rezistor R24 00 R206 rezistor R25 00 R206 rezistor R26 00 R206 rezistor R27 00 R206 rezistor R28 00 R206 rezistor U$ LMH6505 SOIC8 nastavitelný zesilovač X A944-50 A944 BNC konektor X2 A944-50 A944 BNC konektor X3 A944-50 A944 BNC konektor X4 A944-50 A944 BNC konektor X5 A944-50 A944 BNC konektor X6 A944-50 A944 BNC konektor precizní patice DIL8 4 ks redukce ze SOIC8 na DIL8 4ks 87

A.32 Osazená DPS prvku OC top (strana součástek) A.33 Osazená DPS prvku OC bottom (strana spojů) 88