Filtro passa basso e passa alto digitale

Come esempio di circuito digitale sequenziale si propone il filtro digitale passa basso e passa alto mostrato in fig.7.

Esso è costituito da un monostabile retriggerabile 74123, da un flip flop D PET 7474 e da due porte AND 7408.

Il monostabile genera un impulso di durata Tm = 0.45RC; in fase di simulazione, però, la durata dell'impulso si imposta cliccando due volte in rapida successione sul simbolo del 74123 ed inserendo il valore desiderato nella voce PULSE.

Fig.7 Schema logico del filtro passa passo e passa alto digitale.

Detta f la frequenza di clock ed indicando con ft=1/Tm la frequenza di taglio del filtro, si ha:

PB = Vin, PA=0 per f < ft

PB = 0, PA = Vin per f > ft

Giustificazione del funzionamento

Se la frequenza di Vin è elevata (maggiore di ft), il 74123 è sempre in retrigger per cui la sua uscita vale sempre 1. Anche l'uscita del flop flop è sempre ad 1 per cui l'uscita PA coincide con Vin mentre l'uscita PB è zero poiché la linea VQN, uscita negata del flip flop, è zero.
Se la frequenza di Vin è bassa (minore di ft) il 74123 non è in retrigger. Quando arriva il fronte positivo di Vin, l'uscita Q del monostabile è zero per cui il flip flop memorizza zero e di conseguenza si ha PA=0 e PB=Vin.

Per fissare i livelli logici alto e basso ai due circuiti integrati si utilizzano i Port HI e LO.
Dopo aver disegnato completamente il circuito logico si passa alla simulazione del funzionamento.

Si seleziona Analysis/Setup/Transient e si fissano i seguenti valori per Print Step e Final Time: 50µs e 5ms. Successivamente si seleziona Analysis/Simulate (o F11).

Se il circuito è stato disegnato ed impostato correttamente, dopo l'elaborazione di PSpice, si entra in Probe e, per visualizzare le forme d'onda mostrate in fig.8, si seleziona Trace/Add e si clicca sulle seguenti forme d'onda: Vin, Vmon, VQ, PB e PA.

Fig.8 Forme d'onda Per il filtro digitale passa basso e passa alto