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論文摘要：本文介紹了某型飛機(jī)機(jī)載高頻濾波器的設(shè)計(jì)方法與工作原理，在此基礎(chǔ)上對(duì)芯片BUF634的使用方法進(jìn)行了闡述，并對(duì)實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出了改進(jìn)方法。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證證明，該方法簡(jiǎn)單有效，適用范圍廣。
論文關(guān)鍵詞：高頻,濾波器
　　1引言
　　高頻濾波器是為某型飛機(jī)設(shè)計(jì)的機(jī)載設(shè)備，用于將飛機(jī)數(shù)據(jù)采集設(shè)備輸出的高頻PCM信號(hào)進(jìn)行濾波，濾波后的信號(hào)傳送給機(jī)載遙測(cè)發(fā)射機(jī)，發(fā)射到地面接收系統(tǒng)，供地面工程師進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理。
　　2濾波器設(shè)計(jì)及工作原理
　　2.1濾波器設(shè)計(jì)
　　濾波器的最高截止頻率達(dá)到10MHz(Fc-3dB±6%)，輸入信號(hào)電氣特性為RS-422，單端輸出，輸出阻抗為50Ω±5Ω。高頻高壓電路是模擬電路設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，為了滿(mǎn)足技術(shù)需求，濾波器設(shè)計(jì)選用六階貝塞爾濾波電路，高頻、高精度放大器芯片，決定濾波頻率值的電阻電容的選用遵循高精確度和較小溫飄的原則。
　　濾波器由以下幾部分電路組成：PCM信息的適配－接收電路、貝塞爾濾波器電路、偏置調(diào)節(jié)電路、輸出電平調(diào)節(jié)電路和輸出電路。
　　組成框圖如圖1所示。
　　PCM信號(hào)
　　圖1濾波器組成框圖
　　2.2工作原理
　　PCM信號(hào)以差動(dòng)形式進(jìn)入“PCM信息適配－接收”模塊，轉(zhuǎn)換為單端輸出后，進(jìn)入“貝塞爾濾波器電路”進(jìn)行濾波，濾波之后的信號(hào)進(jìn)入“偏置調(diào)節(jié)電路”，對(duì)信號(hào)電平的平衡點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，經(jīng)過(guò)偏置調(diào)節(jié)后的信號(hào)進(jìn)入“輸出電平調(diào)整電路”，對(duì)信號(hào)的峰值進(jìn)行調(diào)整，信號(hào)最后進(jìn)入“輸出電路”在輸出電路中按要求輸出。
　　3BUF634設(shè)計(jì)方法
　　芯片BUF634的輸出電流為250mA，具備較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。壓擺率為2000V/uS，帶寬范圍可達(dá)30MHz~180MHz，完全可以滿(mǎn)足濾波器的技術(shù)指標(biāo)。在濾波器的設(shè)計(jì)中共有兩處電路使用了BUF634：一處在信號(hào)進(jìn)入濾波通道前即適配接收電路；另一處在最后的電路輸出部分。本文主要討論BUF634在電路輸出中的設(shè)計(jì)應(yīng)用及改進(jìn)方法。
　　在電路設(shè)計(jì)中，BUF634與運(yùn)放共同使用方法，典型的設(shè)計(jì)方法包括閉環(huán)和開(kāi)環(huán)兩種，如圖2、圖3所示。
　　
　　圖2閉環(huán)典型電路圖
　　
　　圖3開(kāi)環(huán)典型電路圖
　　綜合考慮兩種設(shè)計(jì)方法，在高頻濾波器的輸出電路中，電路圖的設(shè)計(jì)如圖4所示。其中，R1、R2為預(yù)留位置，供調(diào)試使用，R1、R3接有電阻時(shí)為閉環(huán)接法，R1、R2接有電阻時(shí)為開(kāi)環(huán)接法。
　　
　　圖4輸出電路圖
　　輸出電路由一個(gè)反相器、一個(gè)電壓跟隨器和若干電阻組成，輸出端并接4個(gè)200Ω電阻，使得輸出阻抗?jié)M足技術(shù)要求規(guī)定。
　　4存在問(wèn)題及設(shè)計(jì)方法改進(jìn)
　　4.1存在問(wèn)題
　　在進(jìn)行電路調(diào)試過(guò)程中，首先將BUF634和運(yùn)放連接為閉環(huán)電路，即R2拆除，測(cè)試濾波器在沒(méi)有輸入的情況下出現(xiàn)輸出，也就是存在自激現(xiàn)象。為了排除此現(xiàn)象，將R1、R3拆除，此時(shí)芯片BUF634處于隔離狀態(tài)，檢測(cè)仍有自激現(xiàn)象。通過(guò)分析，調(diào)整前級(jí)運(yùn)放種類(lèi)和周?chē)�電阻值電容值，消除自激�?br> 　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)，在消除自激的情況下，使用閉環(huán)電路的波形失真較開(kāi)環(huán)時(shí)嚴(yán)重，因此將R1拆除，采用開(kāi)環(huán)接法。
　　調(diào)試過(guò)程中，設(shè)備工作一段時(shí)間后在BUF634前后兩端出現(xiàn)了不同的抖動(dòng)現(xiàn)象：前端信號(hào)整體上下抖動(dòng)，而且這種情況在前級(jí)電路中也存在；后端的輸出信號(hào)上出現(xiàn)了干擾信號(hào)而且幅值逐漸增強(qiáng)。
　　4.2原因分析
　　BUF634在適配接收在之前的電路也有應(yīng)用，但沒(méi)有出現(xiàn)類(lèi)似情況。將兩處電路進(jìn)行比較，分析其不同之處在于工作電壓不同。在出現(xiàn)問(wèn)題的輸出電路中，BUF634的工作電壓較高，同時(shí)芯片溫度異常，由于之前已將BUF634的自激現(xiàn)象排除，故初步判斷是BUF634的發(fā)熱量過(guò)大造成抖動(dòng)。
　　進(jìn)一步分析設(shè)備性能，濾波器在輸入信號(hào)為10MHz時(shí)，輸出電壓在空載情況下達(dá)到10V，在這種高頻高壓的工作情況下，驅(qū)動(dòng)器發(fā)熱量大。較高的發(fā)熱量造成器件自身的熱噪聲對(duì)最終的輸出信號(hào)產(chǎn)生影響。此外，由于設(shè)備殼體體積和內(nèi)部空間較小，散熱困難，造成設(shè)備在工作一段時(shí)間特別是在高溫情況下，輸出信號(hào)出現(xiàn)抖動(dòng)。
　　4.3設(shè)計(jì)改進(jìn)
　　由于在電路設(shè)計(jì)中并未考慮到此種情況，沒(méi)有采取任何預(yù)防及散熱措施，因此解決問(wèn)題的方法只能在不改變電路結(jié)構(gòu)的情況下，改進(jìn)BUF634的使用方法，增加必要的散熱措施。
　　經(jīng)過(guò)分析討論，有兩種方法可供選擇：
　　1、改用直插式封裝。之前的電路中BUF634是貼片式封裝，器件自身散熱能力不強(qiáng)�？梢允褂脡|片，將貼片式芯片焊在墊片上，同時(shí)將墊片墊高，相當(dāng)于將器件封裝改為直插式，便于散熱。
　　2、在BUF634和電路板之間貼上銅箔，銅箔再與設(shè)備外殼相連。這樣就可以將芯片的熱量通過(guò)銅箔導(dǎo)出。
　　對(duì)兩種方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)：第一種方法雖然解決了散熱問(wèn)題，但影響了設(shè)備的抗振性能，在進(jìn)行振動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，存在松動(dòng)或掉落的幾率，增加了設(shè)備的不可靠性。第二種方法比較合理，但在焊接時(shí)需要一定技巧，器件要把銅箔與電路板壓緊，并且需要在器件上點(diǎn)膠以便加固。采取此種方法后，BUF634前后的抖動(dòng)現(xiàn)象都已解決。
　　5結(jié)論
　　文章對(duì)高頻濾波器的組成和設(shè)計(jì)原理進(jìn)行了介紹，著重剖析了芯片BUF634的使用方法，根據(jù)電路調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了改進(jìn)并加以實(shí)現(xiàn)。通過(guò)驗(yàn)證，采用該方法后提高了設(shè)備的可靠性和工作穩(wěn)定性，也為之后同類(lèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和芯片的使用奠定了基礎(chǔ)，具備較強(qiáng)的實(shí)用性和較廣的應(yīng)用范圍。
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