Режекторный фильтр
РЕЖЕКТОРНЫЙ ФРШЬТР, содер щий два операционных усилителя, выход первого из которых через пер вьй резистор соединен с неинвертирующим входом второго операционног усилителя, при этом неинвертирующи вход второго операционного усилите через первый конденсатор подключен к входу режр.кторного фильтра, к которому также подключен первый вывод цепи из последовательно соединенных второго и третьего резисторов , а также второй конденсатор, причем выход второго операционного усилителя является выходом режекторного фильтра, отличающийс я тем, что, с целью увеличения подавления сигналов на частоте режекции и расширения диапазона рабочих частот при одновременном упрощении режекторного фильтра, введен третий конденсатор, включенный между неинвертирующим входом первого операционного усилителя и выходом второго операционного усилителя, второй вьшод цепи из последовательно соединенных второго и третьего резисторов подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, а точка соединения второго и третьего резисторов через второй конденсатор подключена к общей шине, при этом инвертирующий вход каждого из операционных усилителей соединен .с его выходом.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOlVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ИИИ%фХЫКА
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3591900/18-09 (22) 17.05.83 (46) 30.09.84. Бюл. N- 36 (72) Н.Н. Балтруков, Ю.И; Лыпарь и А.Н. Калиновский (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им, M.È. Калинина (53) 621.372.543.3 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
У 510776, кл . Н 04 Н 11/12, 1973.
2, Калякин А.И. Исследование активных RC -фильтров с электронной перестройкой. Автореф. дис. на соиск. научи. степени канд. техн. наук. ЛЭТИ им. В.И. Ульянова, Л., 1978, с. 13, рис. 8 (прототип). (54)(57) РЕЖЕКТОРНЫИ ФИЛЬТР, содержащий два операционных усилителя, выход первого из которых через первый резистор соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, при этом неинвертирующий
I вход второго операционного усилителя через первый конденсатор подключен
g gg Н 03 Н 11/12
3 фЯГ ", 1,1: 4 Я к входу режекторного фильтра, к которому также подключен первый вы- вод цепи из последовательно соединенных второго и третьего резисторов, а также второй конденсатор, причем выход второго операционного усилителя является выходом режекторного фильтра, о т л и ч а ю щ н йс я тем, что, с целью увеличения подавления сигналов на частоте режекции и расширения диапазона рабочих частот при одновременном упрощении режекторного фильтра, введен третий конденсатор, включенный между неинвертирующим входом первого операционного усилителя и выходом второго операционного усилителя, второй вывод цепи из последовательно соединенных второго .и третьего резисторов подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, а точка соединения второго и третьего резисторов через второй конденсатор подключена к общей шине, при этом инвертирующий вход каждого из операционных усилителей соединен с его выходом.
1116533
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах.
Известен режекторный фильтр,содержащий три операционных усилителя, на первом и которых выполнен интегратор, на втором — дифференциатор, входы которых объединены через первый резистор и через второй резис- 10 тор подключены к входу режекторного фильтра, а выходы подключены к входу сумматора, выполненного на третьем операционном усилителе, выход которого через третий резистор подключен 15 к входу дифференциатора (13..
Однако в известном режекторном фильтре использование трех операционных усилителей приводит к сужению динамического диапазона сигналов 7п и ограничивает диапазон рабочих частот °
Наиболее близким к предлагаемому является режектдрный фильтр,содержащий два операционных усилителя, 75 выход первого из которых через первый резистор соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, при этом неинвертирующий вход второго операционного усилителя ЗО через первый конденсатор подключен к входу режекторного фильтра, к которому также подключен первый вывод цепи из последовательно соединенных второго и третьего резисторов, а также второй конденсатор, причем выход второго операционного усилителя является выходом режекторного фильтра, неинвертирующий вход первого операционного усилителя через после- 40 довательно соединенные четвертый и пятый резисторы подключен к выходу режекторного фильтра, а их точка соединения подключена к инвертирующему входу второго операционного усилителя, второй конденсатор включен в цепь отрицательной обратной связи первого операционного усилителя, а шестой резистор включен между инвертирующим входом первого операционного усилителя и выходом режек- торного фильтра (21.
Однако известный режекторный фильтр характеризуется ограниченными подавлением сигнала на частоте 55 режекции и диапазоном рабочих частот из-sa применения операционных усилителей в режиме усиления.
Цель изобретения — увеличени . подавления сигналов на частоте режекции и расширение диапазона рабочих частот при одновременном упрощении режекторного фильтра.
Поставленная цель достигается тем, что в режекторный фильтр, содержащий два операционных усилителя, выход первого иэ которых через первый резистор соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, при этом неинвертирующий вход второго операционного усилителя через первый кон денсатор подключен к входу режекторного фильтра, к которому также подключен первый вывод цепи иэ последовательно соединенных второго и третьего резисторов, а также второй конденсатор, причем выход второго операционного усилителя является выходом режекторного фильтра, введен третий конденсатор, включенный между неинвертирующим входом первого операционного усилителя и выходом второго операционного усилителя, второй вывод цепи из последовательно соединенных второго и третьего резисторов подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, а точка соединения второго и третьего решсторов через второй конденсатор подключена к общей шине, при этом инвертирующий вход каждого из опе» рационных усилителей соединен с его выходом.
На чертеже приведена электрическая принципиальная схема предлагаемого режекторного фильтра.
Режекторный фильтр содержит первый 1 и второй 2 операционные усидители, первый резистор 3, первый конденсатор 4, второй 5 и третий 6 резисторы, второй 7 и третий 8 конденсаторы.
Режекторный фильтр работает следующим образом.
Возможны два пути прохождения сиг нала с входа на выход режекторного фильтра. Первый путь: второй 5 и третий 6 резисторы, операционный усилитель 1, первый резистор 3,операционный усилитель 2. Второй путь: первый конденсатор 4, операционный усилитель 2. На низких частотах реактивное сопротивление конденсаторов велико и сигнал проходит по
1116533
Применение в схеме режекторного фильтра повторителей напряжения упрощает схему эа счет отсутствия необходимости в элементах, задаю5 щих коэффициент передачи операционных усилителей.
Включение операционного усилителя в режим повторителя напряжения осуществляется соединением выхода операциЬнного усилителя с его инвертирующим входом. Операционный усилитель, включенный в такой режим, обладает более широким линейным
15 участком амплитудно-частотной харакрестики, чем в режиме усиления сигнала. Поскольку коэффициент передачи активных элементов режекторного фильтра остается постоянным в более широкой полосе частот чем у прототипа, то расширяется диапазон рабочих частот режекторного фильтра. ф 5 6+СТ 5 6р+(С4СТ 6tCICSQ5+C(CSqelp CRCiCSp
М(р) g5q5g6 (CZq5q6+C rqkg6) p+(C4CZq6 CtC9 5 СТСЬ 6)Р СФСтСЬР
Действительно
C4g6 CS(q5 ОД
6)
С4С8
40 где 6 о — круговая частота нуля передаточной функции, Ю вЂ” круговая частота полюса р передаточной функции, 5lOg — полоса заграждения, ь(Ор " полоса пропускания, Q - круговая частота дейстОР вительного нуля передаточ-50 ной функции.
6 р - круговая частота действительного полюса передаточной функции.
Условин Lo = ю р и сй ц =(дРн дпя данной передаточной функции выполняются тождественно для любых значений параметров элементов схемы.
55 первому пути, а на верхних частотах реактивное сопротивление кондей-. саторов мало, поэтому сигнал проходит по второму пути. На частотах, близких к частоте режекции, сигнал на выход режекторного фильтра проходит по обоим путям. На частоте режекции из-за частотных свойств конденсаторов 4, 7 и 8 сдвиг фаз между сигналами, поступающими на выхсц режекторного фильтра, составляет о
180 а при выполнении соотношения элементов С4 = С" = С8 и R5 = Кб =
3R 3 амплитуды этих сигналов равны. В результате происходит полное подавление сигнала на частоте режекции. Для компенсации потерь в цепи конденсатор 8 подключен к выходу режекторного фильтра.
Благодаря тому, что коэффициенты передачи обоих операционных усилителей равны единице, режекторный фильтр работает устойчиво, несмотря на. контур положительной обратной связи: операционный усилитель 1, резистор 3, операционный усилитель 2, конденсатор 8. где Р— оператор Лапласса, ()» — проводимость к-резистора, С„ — емкость к-конденсатора.
Для получения характеристики ре:жекторного фильтра с бесконечным затуханием необходимо выполнение следующих условий
4)О=Ыр,ь а =О;ьь> р4о; акоп =урн, Наличие нуля передаточной функции можно показать формально. Пере.даточная функция имеет вид
Ю
C4CL
Условие со = 0 выполняется при следующем соотношении параметров элементов схемы фильтра
С4 = С7 = С8 = С g5 = g6 = g 3/3 где
$5q6(G4$6+ CS(q5 q6 - g$(;4(C 1 ) 6 ) о (C4g6 C8(g5iq6)) w q5q6CRCS
Числитель приведенного Выражения при данных условиях равен нулю
q ((:q+C(%q — Ъ Я - (4(С -CQ)= 0 а значит и ь tJ< = o .
При этОм ДОлжнО ВыпОлнЯтьсй услО вие аль2р Ф О
1116533
ya< Si)3)(Chq6>CO(Ь У9-Q3g5qSC Cb/CFl ам * (с ь+св З+ Е11 З ВСФСФ
Числитель этого выражения нулю не равен ф Ъс ЙСс 2C)1-3g C =
I2g С-3g С =3q C $0
Таким образом, при условии
10 на частоте режекции: о имеется нуль передаточнои функции фильтра.
Предлагаемый режекторный фильтр был реализован на операционных усилителях типа KIVT40IA.
При экспериментальном исследовании режекторного фильтра при. частоте режекцин c = 1450 кГц получают
2о
Составитель А. Меньшикова
Техред А.Ач .Корректор В. Синицкая
Заказ 6945/44
Тираж 861 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4
С4=СГ=С2 =с н q5=q6=)3/3 =g
Редактор Н. Киштулинец затухание 46 Б при . о = 170 Па î раметры режекторного фильтра Щ ;
20 9 К, где К вЂ” коэффициент передачи режекторого фильтра) соответствуют расчетным до частоты 40 кГ . При исследовании прототипа аналогичные параметры соответствуют расчетным до частоты 10 кГц. Таким образом, использование операционных усилителей.в качестве повторителей напряжения, а также изменение связей между элементами приводит к получению более стабильной частотной характеристики режекторного фильтра, расширению диапазона рабочих частот, увеличению степени подав-. / ления сигнала на частоте режекции и упрощению схемы.