Звено активного rc-фильтра

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресттублнн (и)936388

Z г (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 02.06.80 (2I )2936 113/18-09 (51) М. Кл.

Н 03 Н 11/12 с присоединением заявки №

3Ъаударстаекый канитат

СССР йо йалан кзобретекий и открытий (23)Приоритет(53) УДК 621..372Л43.2 (088.8) Опубликовано 15.06.82. Бтоллетднь № 22

Дата опубликования описания 20.06,82

Э. А. Свирщева и 10. А. Хоменко (72) Авторы . изобретения

Харьковский институт радиоэлектроники (7l) Заявитель (54) ЗВЕНО АКТИВНОГО РС-ФИЛЬТРА

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных линейных радиотехнических цепях.

Известно звено активного ЙС-фильтра, состоящее из трех секций, включенных

5 каскадно. Первая секция, реализующая простой положительный нуль передачи, собрана на операционном усилителе в дифг ференциальном включении и содержит три резистора и конденсатора. Вторая секция, реализующая простой отрицательный нуль передачи, собрана на операционном усилителе в трехполтосном включении и содержит два резистора и конденсатор. Третья секция, реализующая пару комплексно со т» пряженных полюсов, представляет собой известную схему элементарного фильтра нижних частот Рауха и содержит отазрационный усилитель в трехиолюсном включе,нии, три резистора и два конденсаторами). щ

Недостатками известного звена являются сложность схемья склонность к воз буждению на высоких частотах, обусловленных нарастающим АЧХ первых двух секций; высокий урсвень собственных шу; мов, определяемый дифференцированием проходящих сигналов в первой и второй секциях, что повышает чувствительность схемы к внутренним и внешним флуктуациям. Как известно, уровень шумов является одним из факторов, ограничивщощих динамический диапазон.

Указанные недостатки особенно проявляются при проектировании многозвенных широкополосных активных ВС-фильтров.

Наиболее близким к предложенному по техническому решению является звено активного ЯС--фильтра, содержащее инвертирующий операциснный усилитель с конденсатором в цепи обратной связи и два последовательно соединенных резистора, включенных между входом и выходом опе« рационного усилителя. Точка соединения двух резисторов через третий резистор подключена к общей шине, а через второй конденсатор — к вхору звена. ЧетвертьЮ резистор включен между входом звена и входом операционного усилителя. Выхо936388 цом звена является точка соединения цвух резисторов и конденсатора 32).

Нецостатками такого звена являются вгвяния нагрузки" на работу и характеристики звена, что обьясняется большим выходным сопротивлением схемы и его частотной зависимостью; узкий динамический диапазон, ограничиваемый максимальным неискаженным коэффициентом перецачи, который в данной схеме опрецеляется не только отношением цопустимого напряжения на выходах операционных усилителей к входному напряжению, но и цополгщтельным ограничением, определяемым соотношением параметров резисторов схемы, что обусловлено снятием выходного сигнала не с выхода операционного усилителя, а через целитель.

Gem изобретения - расширение дина« мического диапазона и исключение влияния сопротивления нагрузки íà характеристики звена.

Поставленная цель достигается тем, что в звено активного КС- ильФра, содерцержащее операционный усилитель, первый конденсатор, включенный в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя, четыре резистора, первый и второй из которых ссединены последовательно и включены между инвертируюшим входом и выходом операционного усилителя, третий резистор одним выводом подключен к входу звена, а также второй конценсатор, одним выводом подключенный к точке соединения первого и второго резисторов, введен дополнительный операционный усилитель с резистивной отрицательной обратной связью, причем другие выводы третьего резистора и второго конденсатора подключены к точке соединения первого и второго резисторов и к инвертируюшему входу дополнительного операционного усилителя соответственно, а четвертый резистор включен между выходом операционного усилителя и инвертируюшим входом дополнительного операционного усилителя.

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема предложенного yew ройс тва.

Устройство содержит операционный усилитель (ОУ) 1, первый конденсатор

2, первый и второй резисторы 3 и 4, .второй конденсатор 5, третий резистор

6, дополнительный операционный усилитель 7, четвертый резистор 8, резистор

9 отрицательной обратной связи.

Звено активного ЯСфильтра работает следуюшим образом., 4

rlpH подаче на вход звена электричес кого сигнала, характеризующегося некоторым спектром, на его выходе происходит выделение составляющих сигнала, примыкающих к собственной частоте звена, которая определяется параметрами конденсаторов 2 и 5 и резисторов 3 и 4.

От величины сопротивления резистора 8 зависит ширина и симметрия поло р сы пропускания звена.

Когда значение сопротивления резистора 8 равно величине сопротивления резистора 4, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) abeHa соответствует се15 лективному (полосовому) фильтру второго порядка с симметрично расширенной полосой пропускания. При этом расширение полосы пропускания в сторону нижних частот определяется наличием и способом

20 вкщя режсторв 3 и 8. а ра рещ е полосы пропускания в сторону верхних частот- наличием и спссобом включения конденсаторов 2 и 5.

Когда величина сопротивления резистора 8 больше величины сопротивления резистора 4, полоса пропускания расширена в сторону верхних частот, и при величине сопротивления резистора 8 близкой к бесконечности АЧХ звена принимает.вид близкий к АЧХ фильтра верхних частот второго порядка.

Когда величина сопротивления резистора 8 меньше величины сопротивления резистора 4, полоса пропускания звена расширена в сторону нижних частот, и при

35 величине сопротивления резистора близкой к нулю АЧХ звена принимает вид близкий к АЧХ Фильтра нижних частот второго порядка.

Если резистор 8 выполнить регулируемым, то перестройку полосы пропускания о можно осуществлять плавно, В предлагаемом устройстве возможна независимая подстройка собственной частоты (путем

45 изменения резистора 4) и добротности (путем изменения резистора 6). Уровень

АЧХ можно регулировать резистором 9.

Исключение влияния нагрузки на раб:ту и характеристики звена достигается за счет сьема выходного сигнала с вы50 хода дополнительно введенного операционного усилителя.

Схема поцсоединения дополнительно операционного усилителя и сьем сигнала с его выхода позволяют снять ограничение на максимальный коэффициент максимально неискаженной передачи напряжения, зависящее от соотношения параметров элементов с бамы, т.е. в прецлагае936

Источники информации, принятые во внимание при жспертизе

5 мой схеме неискаженный козффидиент передачи напряжения можно регулировать в широких пределах, ограничиваемых только отношением максимально допусти» мого напряжения на выходах операционных усилителей, и максимуму напряжения входного сигнала. B предложенном усгройстве наиболее полно используются ли нейные области характеристик обоих операционних усилителей. io

Использование предложенного звена при проектировании широкополосных фильтров, формирующих частотные характеристики каналов связи, вместо традиционных звеньев с меньшей полосой про- И пускания (т.е. злементарных ФНЧ, ПФ, ФВЧ) приводит к упрощению фильтров за счет уменьшения числа звеньев. Кроме того, упрощение формирующих фильтров обеспечивается за счет устранения влия- 2о ния нагрузки на характеристики звена, в результате чего развязка между звенья-. ми осуществляется без дополнительных развязывающих устройств. Широкий динамический диапазон звена обусловливается 25 возможность использования в каналах связи сигналов, характеризующихся большими напряжениями. что позволяет сократить число промежуточных усилительных устройств в каждом канале связи.

388 6 конденсатор, включенный в цепи отрицательной обратной связи операцияпгого усилителя, четыре резистора, первый и вто

poN из которых соединены последовательНо и включены между инвертнрующим входом и выходом операционного усилителя, третий резистор ошам выводом подключен к входу звена, а также вто рой конденсатор, одним выводом подключенный к точке соединения первого и второго резистора, î r л н ч а ю щ е ес я тем,что, с целью расширения динамического диапазона и исключения влияния сопротивления нагрузки на характерисТНКН звена, введен дополнительный операционный усилитель и резистивной отрицательной обратной связью, причем другие выводы третьего резистора и второго конденсатора подключены к точке соединения первого и второго резисторов и к инвертирующему входу дополнительного операционного усилителя соответственно, а четвертый резистор включен между вы,ходом операционного усилителя и инвертирующим входом дополнительного операционного усилителя.

Формула изобретения

Звено активного КСфильтра, содер«

35 жащее операционный усигагтель первый

1. Калимболотский Ю, N., КоролевЮ,B.

Синтез электронных схем. Киев, Высшая школа, 1979, с. 209, рис. 719.

2. Авторсксе свидетельство СССР по заявке Ne 2617117/18-09, кл. Н 03 Н 11/12, 18.05,79.

936388 г

Закаэ 4255/74 Тираж 959

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Меньшикова

Редактор Л. Веселовская Техред Ж.Кастелевич Корректор В. Вутяга