Активный перестраиваемый фильтр второго порядка

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в частотно-избирательных блоках радиоприемных устройств . Цель изобретения - повышение точности независимой регулировки частот и добротностей полюсов передаточной функции . Активный перестраиваемый фильтр второго порядка содержит первый алгебраический сумматор 8, первый и второй инвертирующие интеграторы 2 и 3. второй, третий, четвертый, пятый и шестой алгебраические сумматоры 4-8. Работа активного перестраиваемого фильтра основана на том, что за счет цепей ООС формируется передаточная функция второго порядка с независимой регулировкой частот и добротностей полюсов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)s Н 03 Н 11/12

ГОСУДАРСТВЕ1+1Ый КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

5 <

Yz(s)

Vj@J

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4762759/09 (22) 22.11,89 (46) 30.08.92. Бюл, hk 32 (72) Л.Г.Быстров и Ю,А.Погрешаев (56) Капустян В.И. Активные RC-фильтры высокого порядка. М.: Радио и связь, 1985, с.219, рис.6.9. (54) АКТИВНЫЙ ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ

ФИЛЬТР ВТОРОГО ПОРЯДКА (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в частотно-избирательных блоках радиоприемных устройств. Цель изобретения — повышение

„„53J 1758833 А1 точности независимой регулировки частот и добротностей полюсов передаточной функции. Активный перестраиваемый фильтр второго порядка содержит первый алгебраический сумматор 8, первый и второй инвертирующие интеграторы 2 и 3, второй, третий, четвертый, пятый и шестой алгебраические сумматоры 4-8. Работа активного перестраиваемого фильтра основана на том, что за счет цепей ООС формируется передаточная функция второго порядка с независимой регулировкой частот и добротностей полюсов. t ил, 50

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к электрическим фильтрам.

Оно может быть использовано в приемных и измерительных устройствах, а также в системах автоматическо о управления для спектральной обработки управляющего сигнала.

Известны активные фильтры второго порядка на о<;нове динамических звеньев, построенные на одном операционном усилителе со сложными частотно-зависимыми

RC-цепями по входу и обратной связи. Активные фильтры второго порядка моделируют единственную фильтровую функцию данного класса, имеют большую корневую чувствительность, которая приводит к значительной нестабильности параметров фильтровой функции при изменении температуры и напряжения питания, широкий разнос значений номиналов емкостей и сопротивлений.

Повышение стабильности параметров фильтровых функций достигается увеличением количества операционных усилителей в схеме фильтра, Одним из таких фильтров — прототипом является схема звена на интеграторах, которая состоит из сумматора и двух инвертирующих интеграторов. Ввод фильтра соединен с первым неинвертирующим входом сумматора, выход которого является первым выходом фильтра исоединен со входом первого инвертирующего интегратора, выход которого является вторым выходом фильтра, соединен со вторым неинвертирующим входом сумматора и с входом инвертирующего интегратора, вы-, ход которого соединен с инвертирующим входом сумматора и является третьим выходом фильтра. Достоинством рассматриваемой схемы является воэможность реализации одновременно трех фильтровых функций (в разных точках съема сигнала} видов:

Т,ч(s) = Vs÷ (з) V1(s) = Квчз ©(з); тп(з) = Чп(з)И1(з) = -Кпз го, /D(s);

Тнч(з) = Чн ((з) V>(s} = К., o4 D(s), где D(s) = з + s (во /(;4) + й4 — характеристический полином. Схему целесообразно использовать в полиноиинальных каскадных и многопетлевых фильтрах с фиксированными характеристиками и масштабной перестройкой (2, с. 220). Однако рассматриваемая схема-прототип имеет недостаток, заключающийся в том, что регулятор параметров всех трех фильтровых функций является зависимым, что усложняет настройку и перестройку фильтра, кото10

Щ рые осуществляются на основе предварительных аналитических расчетов, При этом связность регулятора проявляется и при корневой настройке фильтра на заданные комплексные частоты полюсов ид и оР где.

Щ2 = Rå(Ю2 + ) op ) =;2 — д — = f>(R(, С(};

OJp о аф = Im(и й(а(3 (= и ч4 4с(— 1

04

Оо

= fg(R(, С().

Целью изобретения является расширение области .применения путем обеспечения независимой регулировки комплексных частот полюсов и масштабного множителя фильтровых функцйй активного перестраиваемого фильтра второго порядка.

Поставленная. цель достигается благодаря техническому решению. реализующему независимый регулятор и содержащему такие существенные признаки как новый элементный .состав и новые связи между элементами, На чертеже приведена структурная схема предлагаемого фильтра.

Фильтр состоит из первого 1, второго 8, третьего 4, четвертого 7, пятого 6 и шестого

5 сумматоров, первого 2 и второго 3 инвертирующих интеграторов. Настройка параметров фильтра производится соответственно: масштабного множителя К по неинвертирующему входу первого сумматора; частоты аЬ одновременно по входам первого и второго инвертирующего интегратора, по инвертирующим входам третьего, четвертого, пятого и шестого сумматоров; действительной части полюса о у одновременно по первому неинвертирующему входу четвертого и пятого сумматора; мнимой части полюса а1> одновременно по первому неинвертирующему входу третьего и шестого сумматора. Неинвертирующий вход второго сумматора имеет коэффициент масштабирования равным 2.

8 статическом состоянии вход фильтра соединен с неинвертирующим входом первого сумматора 1, выход которого соединен с первым выходом фильтра и с входом первого инвертирующего интегратора 2, выход которого соединен с вторым выходом фильтра, с инвертирующим входом второго сумматора

8 с входом второго инвертирующего интегратора 3, выход которого соединен с третьим выходом фильтра, с первым неинвертирующим входом четвертого сумматора 7, выход которого соединен со своим вторым неинвертирующим входом, со своим инвертирующим входом и с неинвертирующим входом второго сумматора 8. выход которого соединен с первым неинвертирующим входом пятого сумматора 5, выход 5 которого соединен со своим вторым неинвертирующим входом, со своим инвертир» ющим входом и с первым инвертирующим входом первого сумма;ора 1. Выход третьего сумматора 4 соединен со своим вторым 10 неинвертирующим входом, сс своим инвертирующим входом и с первым неинвертирующим входом шестого сумматора 5, выход которого соединен со своим вторым неинвертирующим входом, со своим неинверти- 15 рующим входом и со вторым инвертирующим входом первого сумматора

1.

Пусть на входе фильтра действует входной сигнал X(s) (в дальнейшем будем рас- 20 сматривать сигналы преобразованные в соответствии с преобразованием Лапласа).

На выходах фильтра имеем сигналы: первого Y)(s) = X)(s); второго Y2(s) = Хг(з); третьего — Уз(з) = Хз(з). 25

На выходе первого сумматора 1 формируется сигнал аида

Х,(з) =- К X(s) - Хв(з) - Хв(з)

На выходе инвергирующих интеграторов формируются сигналы: первого 2 — X2(s)= (l г. )о

= X)= - — —; второго 3 — Хз(з) =- — Хг(з).

На выходе второго сумматора 8 форми- 35 руется сигнал аида

Хв(з) = -2Хг(з) + Х7(з).

На выходе сумматоров формируются 40 сигналы; третьего — Х)(з) =- — - Хз(з); четверИ, того 7 — Хт(з) =- — Хз(з); пятого б — Хв(з) =

Ж

٠— — Хв(з); шестого 5 — Хв(з) = Xq(s). Их ай 45

Следовательно:

Ид

Y,(8)=Х cs)=KXcs)- X>cs)- — Хвсв) =

« о «)о

= )»ХЫ»- — (Xscs)) — — (-2Х (и+Х„сь)

«)о «po o

«)о

2 сб (Ca7g («,з Г < о — — Хз<в) "- КХiв)+ — - — X cs) o «po «7ов . Я

2 cog «)

"— Х <в) - — Х Cs), s Sв или м Д 2

Y„rs) = K X cs) — г;гз)— в2 в

М

Y,rs), Y rS) (S . сд + 2 cd S + cd)З j = Kg < )» Cs)

Откуда получаем, что у <2 (з)

s +2 cdg, s +ШЬ+й) 2

x (s) — x (ss) (s +Ex ) j я

,) з

Ygrs) =- К Xrs) p (S+ (З +,) й7)),, (8 + «p g-,) cd ) з»о

Уг s) = -K хауз>, rS+ «, + сд «) (S+ cd - cd ) ° 2 о

Y3rs) K — < (s) (S+ ЭА+ J u7f3)(8ФAX -JЫЛ>

Формула изобретения

Активный перестраиваемый фильтр второго порядка, содержащий первый алгебраический сумматор, неинвертирующий вход которого является входом активного перестраиваемого фильтра второго порядка, а выход соединен с входом первого инвертирующего интегратора, выход которого соединен с входом второго. инвертирующего интегратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности независимой регулировки частот и добротностей полюсов передаточной функции, введены второй, третий, четвертый, пятый и шестой алгебраические сумматоры, а выход второго инвертирующего интегратора соединен соответственно с первыми неинвертирующими входами второго и пятого алгебраических сумматоров, вход первого инвертирующего интегратора соединен с инвертирующим входом шестого алгебраического сумматора, выход которого соединен с первым неинвертирующим входом четвертого алгебраического сумматора, выходы второго, третьего, четвертого и пятого алгебраических сумматоров соединены соответственно с их инвертирующими входами и с вторыми неинвертирующими входами, а выход второго алгебраического

1758833

Составитель А.Тимофеев

Техред М,Моргентал Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö

Редактор Ю.Середа

Заказ 3010 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 сумматора соединен с первым неинвертирующим входом третьего алгебраического сумматора, выход которого соединен с первым инвертирующим входом первого алгебраического сумматора, второй инвертирующий 5 вход которого соединен с выходом четвертого алгебраического сумматора. причем выход пятого алгебраического сумматора соединен с неинвертирующим входом шестого алгебраического сумматора.