Journal of Communications Technology and ElectronicsJournal of Communications Technology and ElectronicsРадиотехника и электроника0033-84943034-5901The Russian Academy of Sciences69116710.31857/S0033849425050117qkhitzNEW ELECTRONIC SYSTEMS AND ELEMENTSНОВЫЕ РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ И ЭЛЕМЕНТЫResearch ArticleCircuit reliability of analog network filtersСхемная надежность аналоговых сетевых фильтровSamoilovL. K.СамойловЛ. К.d.u.denisenko@gmail.comDenisenkoD. Y.ДенисенкоД. Ю.d.u.denisenko@gmail.comIvanovY. I.ИвановЮ. И.d.u.denisenko@gmail.comProkopenkoN. N.ПрокопенкоН. Н.d.u.denisenko@gmail.comSouthern Federal UniversityЮжный федеральный университетDon State Technical UniversityДонской государственный технический университет15052025705VOL 70, NO5 (2025)ТОМ 70, №5 (2025)52453222092025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0033-8494/article/view/691167

In modern monitoring and control system devices, when designing analog network filters (ARF), the task is to ensure the operation of the filter taking into account the instability of the network noise frequency, the influence of the external environment, the technological variation in the parameters of the elements and their changes during aging. As a result of the analysis carried out using the Micro-Cap circuit simulation program, it is shown that for the most frequently used second-order ARFs, with a 1 % change in the parameters of their transfer function, it is possible to guarantee line harmonic suppression of no more than –20 dB. On the other hand, when taking into account the change in the line interference frequency by 1 %, the filter’s barrier functions are also significantly weakened. It was found that the effect of a change in the line interference frequency can be reduced by expanding the interference suppression band with a decrease in the quality factor of the second-order ARF. At the same time, the ARF barrier characteristics, taking into account the circuit reliability, can be significantly improved by increasing the filter order.

В современных устройствах системы контроля и управления при проектировании аналоговых сетевых фильтров (ARF) ставится задача обеспечения работы фильтра с учетом нестабильности частоты сетевой помехи, влияния внешней среды, технологического разброса параметров элементов и их изменении при старении. В результате проведенного анализа с использованием программы схемотехнического моделирования Micro-Cap показано, что для наиболее часто применяемых ARF второго порядка при изменении на 1 % параметров их передаточной функции можно гарантировать подавление сетевой гармоники не больше чем на –20 дБ. С другой стороны, при учете изменения частоты сетевой помехи на 1 % заградительные функции фильтра также существенно ослабляются. Установлено, что влияние изменения частоты сетевой помехи можно уменьшить за счет расширения полосы подавления помехи при уменьшении добротности ARF второго порядка. При этом заградительные характеристики ARF с учетом схемной надежности могут быть существенно улучшены при увеличении порядка фильтра.

circuit reliabilitynetwork interferenceanalog rejection filtersecond orderspread of element parametersсхемная надежностьсетевая помехааналоговый заградительный фильтрвторой порядокразброс параметров элементовАмелина М.А., Амелин С.А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap. Версии 9, 10. Смоленск: Смоленский филиал НИУ МЭИ, 2013.Zhidong Zh., Chan M. // 2008 11th IEEE Int. Conf. on Communication Technology. Hangzhou. 10–12 Nov. N.Y.: IEEE, 2008. P. 517.Malboubi M., Razzazi F., Aliyari Sh M., Davari A. // 2010 17th Iranian Conf. of Biomedical Engineering (ICBME), Isfahan. 3–4 Nov. N.Y.: IEEE, 2010. Paper No. 5704932.Chaudhury S., Sengupta A. // 2012 Power Engineering and Automation Conf., Wuhan. 10–12 Sept. N.Y.: IEEE, 2012. Paper No. 6612451.Chiu H., Pan T., Yao C., Lo Y. // IEEE Trans. 2007 V. IM-56. № 6. P. 2254.Shuangchao G., Ming D., Kai C. // 2013 IEEE11th Int. Conf. on Dependable, Autonomic and Secure Computing, Chengdu. 21–22 Dec. N.Y.: IEEE, 2013. P. 78.Zhang Xian, Jiang Quanxing, Mu Ping // Proc. Asia-Pacific Conf. on Environmental Electromagnetics (CEEM). Hangzhou. 7 May. N.Y.: IEEE, 2003. P. 396.Fiori F. // IEEE Trans. 2018, V. EC-60. № 3. P. 605.Klaassen K.B. Electronic Measurement and Instrumentation. Cambridge: Univ.Press, 1996.Галалу В.Г., Киракосян С.А., Турулин И.И. Аналоговые и цифровые методы подавления помех в информационно-измерительных системах. Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2015.Денисенко В.В., Халявко А.Н. // Современные технологии автоматизации. 2001. № 1. C. 68.Денисенко Д.Ю., Прокопенко Н.Н. // РЭ. 2023. Т. 68. № 2. С. 195.Гурина Л.А. Электромагнитные помехи и методы защиты от них. Благовещенск: Амурский гос.ун-т, 2006.Белоус В., Дрозд С., Листопадов А. // Компоненты и технологии. 2010. № 6. С. 132.Hogenauer E. // IEEE Trans. 1981. Vol. SP-29. № 2, P. 155.Laddomada M., Lo Presti L., Mondin M., Ricchiuto C. // 2001 IEEE Third Workshop on Signal Processing. Advances in Wireless Commun. Taiwan. 20–23 Mar. N.Y.: IEEE, 2001. P. 337.Бахурин С. Теория и практика ЦОС. CIC фильтры Хотенауэра и их характеристики. http://www.dsplib.ru/content/cic/cic.htmlСамойлов Л.К. Ввод – вывод аналоговых сигналов в системах управления и контроля. Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2015.Самойлов Л.К., Денисенко Д.Ю., Прокопенко Н.Н. Динамические погрешности процесса ввода аналоговых сигналов датчиков в системах управления и контроля. М.: СОЛОН-Пресс, 2021.Audone B., Trosini G. // 2008 Int. Symp. on Electromagnetic Compatibility (EMC Europe). Hamburg. 08–12 Sept. N.Y.: IEEE, 2008. P. 1.Ţarălungă D.D., Ungureanu G.M., Hurezeanu B. et al. // 2014 Int. Conf. and Exposition on Electrical and Power Engineering (EPE). Iasi. 16–18 Oct. 2014. P. 158.Altay Y.A., Kulagin P.A. // Cardiometry. 2021. № 19. P. 20.Samoylov L., Denisenko D., Chumakov V. // 2022 International Russian Automation Conference (RusAutoCon). Sochi. 04–10 Mar. N.Y.: IEEE, 2022. P. 453.Gasca Sienes A. Didactic and Interactive Material as a Complement to the Filter Theory. Bachelor thesis. Barcelona: Escola Tècnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona, 2021. 104 p. http://hdl.handle.net/2117/338200Carter B. Filter Design in Thirty Seconds. SLOA093, Application Report. Dallas: Texas Instruments, 2001. P. 14. https://www.vyssotski.ch/BasicsOfInstrumentation/FilterDesignIn30Seconds.pdf.Sotner R., Herencsar N., Kledrowetz V. et al. // 2018 IEEE61st Int. Midwest Symp. on Circuits and Systems. Windsor. 5–8 Aug. N.Y.: IEEE, 2018. P. 133.Денисенко Д.Ю., Прокопенко Н.Н., Чумаков В.Е., Пахомов И.В. Режекторный фильтр класса Саллен-Ки // Пат. РФ № 2779632. Опубл. офиц. бюл. «Изобретения. Полезные модели» № 26 от 12.09.2022.Денисенко Д.Ю., Прокопенко Н.Н., Бутырлагин Н.В., Жук А.А. Режекторный фильтр семейства Sallen-Key на основе мультидифференциального операционного усилителя // Пат. РФ № 2782958. Опубл. офиц. бюл. «Изобретения. Полезные модели» № 31 от 07.11.2022.Zumbahlen H. Bainter Notch Filter. Mini Tutorial MT-203. Norwood: Analog Devices, 2012, 2p.