CS201074B1 - Active ac filter - Google Patents
Active ac filter Download PDFInfo
- Publication number
- CS201074B1 CS201074B1 CS263574A CS263574A CS201074B1 CS 201074 B1 CS201074 B1 CS 201074B1 CS 263574 A CS263574 A CS 263574A CS 263574 A CS263574 A CS 263574A CS 201074 B1 CS201074 B1 CS 201074B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- active
- operational amplifiers
- filter
- capacitors
- frequency
- Prior art date
Links
- 239000003471 mutagenic agent Substances 0.000 claims description 25
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 21
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000411 inducer Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Networks Using Active Elements (AREA)
Description
Vynález se týká aktivního filtru RC s libovolně nastavitelnými koeficienty přenosové funkce s použitím pro kmitočtově selektivní systémy, pro korektory, především pro použití v telekomunikační technice a v regulační a měřicí technice.The invention relates to an active RC filter with arbitrarily adjustable transmission function coefficients for use in frequency selective systems, for correctors, in particular for use in telecommunications and control and measurement technology.
Postup miniaturizace a integrace elektronických obvodů přináší s sebou i nové problémy. Filtry, realizované jako integrovaný obvod, nemohou ve své struktuře obsahovat induktory v podobě klasických cívek. Existuje již řada metod pro syntézu bezindukčnosíních filtrů. Vesměs využívají aktivních funkčních bloků, jako jsou gyrátory, impedenční konvertory, operační zesilovače atd.The process of miniaturization and integration of electronic circuits brings with it new problems. Integrated circuit filters cannot contain inductors in the form of coils in their structure. There are already a number of methods for the synthesis of induction-free filters. They generally use active function blocks such as gyrators, impedance converters, operational amplifiers, etc.
S těmito funkčními bloky lze realizovat filtry v podobě integrovaných obvodů.With these function blocks, integrated circuit filters can be implemented.
V telekomunikační technice, v regulační, případně i v měřicí technice se vyskytují selektivní obvody a korektory s velmi rozmanitými přenosovými funkcemi. Syntéza aktivních obvodů RC, realizujících dané přenosové funkce, je často velmi zdlouhavá a komplikovaná. Je nutno provádět rozklad přenosové funkce, realizovat dvojbrany RC z prvků dvojbranové matice atd. Také hodnoty kondenzátorů jsou velmi různorodé. U současných typů aktivních filtrů realizujících přenosové funkce vyšších řádů není možné nastavovat samostatně vždy jedním prvkem jednotlivé koeficienty polynomů v přenosové funkci. Různorodost hodnot kapacit kondenzátorů přináší obtíže při výrobě i při nastavování přenoso201074 íoi vých parametrů ob.vodu.In telecommunications technology, in regulation and possibly in measurement technology, there are selective circuits and correctors with very different transmission functions. Synthesis of active RC circuits implementing given transfer functions is often very lengthy and complicated. It is necessary to decompose the transfer function, to realize the double-sided RC from elements of a double-sided matrix, etc. Also the capacitor values are very different. With current types of active filters implementing higher order transfer functions, it is not possible to set individual coefficients of polynomials in the transfer function by one element. The diversity of capacitor capacitance values creates difficulties in manufacturing and in adjusting transmission circuit parameters.
Výše uvedené nedostatky odstraňuje aktivní filtr RC s definovaným polynomem přenosové funkce, sestávající z frekvenčně závislého děliče, tvořeného odpory, kondenzátory a operačními zesilovači, podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že ve frekvenčně závislém děliči jsou zapojeny vícenásobné induktory nebo vícenásobné kapacitory. Vícenásobné induktory nebo vícenásobné kapacitory jsou vytvořeny ve formě nejméně dvojpólové náhrady. K vnějším svorkám aktivního filtru RC jsou paralelně připojeny vnější odpory, z nichž každý je přitom připojen mezi dva mutátory.The above drawbacks are overcome by an active RC filter with a defined polynomial of the transfer function, consisting of a frequency-dependent divider consisting of resistors, capacitors and operational amplifiers, according to the invention. Its essence is that multiple inductors or multiple capacitors are connected in the frequency-dependent divider. The multiple inductors or multiple capacitors are in the form of at least a two-pole replacement. External resistors are connected in parallel to the external terminals of the active RC filter, each of which is connected between two mutators.
Dále je podle vynálezu účelné, jestliže vícenásobné induktory a vícenásobné kapacitory jsou tvořeny mutátory, které obsahují frekvenčně závislé konvertory postupně zapojené do větve s vnějším odporem.Furthermore, it is expedient according to the invention if the multiple inductors and the multiple capacitors are formed by mutators which comprise frequency-dependent converters sequentially connected to an external resistance branch.
Podle dalšího význaku jsou mutátory vytvořeny řetězy operačních zesilovačů, jejichž výstupy jsou připojeny přes odpory na první vstupy operačních zesilovačů a přes kondenzátory na druhé vstupy operačních zesilovačů. Druhé vstupy předcházejících operačních zesilovačů jsou připojeny na první vstupy následujících operačních zesilovačů a referenční středové vývody těchto operačních zesilovačů jsou vzájemně propojeny.According to another feature, the mutators are formed by operational amplifier chains whose outputs are connected via resistors to the first inputs of the operational amplifiers and via capacitors to the second inputs of the operational amplifiers. The second inputs of the preceding operational amplifiers are connected to the first inputs of the subsequent operational amplifiers and the reference center terminals of these operational amplifiers are interconnected.
Čtyřpólová náhrada vícenásobné indukčnosti je určena součinem kaskádních matic tvaru:The four-pole multiple inductance replacement is determined by the product of cascading matrices of the form:
kde je konstanta daná konstrukcí mutátoru, p je komplexní kmitočet awhere the constant given by the mutator design, p is the complex frequency a
Rn je odpor transformovaný na vícenásobnou indukčnost.R n is a resistance transformed to multiple inductance.
/n// n /
Podle dalšího významu vynálezu jsou sousedící mutátory L' ' R nahrazeny mutátorem jedním na základě vztahu:According to another aspect of the invention, adjacent mutants L '' R are replaced by a mutator one based on the formula:
Aktivní filtr RC podle vynálezu s výhodou sestává z mutátorů vyšších řádů, realizovaných v kanonické formě, sestávající z postupného řazení stejných frekvenčně závislých konvertorů do větve s vnějším odporem.The RC active filter according to the invention preferably consists of higher order mutators, implemented in canonical form, consisting of sequentially shifting the same frequency-dependent converters into an external resistance branch.
010 7010 7
Vícenásobné induktory, respektive vícenásobné kapacitory jsou zapojeny jako prvky ve frekvenčně závislém děliči, který má například v případě dolní propusti napěíový pře nos ve tvaru:Multiple inductors or multiple capacitors are connected as elements in a frequency-dependent divider which, for example in the case of a low-pass filter, has a voltage transmission in the form of:
An/P/ Ro + p Lx 717 + p2 L2 /2/ + ... + p n 7n7 “ _____________________Ro____________________ % + p H1 Rl + P2 a2 H2 + ··· + Pn Rn kde A /p/ - ^2 je přenos napětí ze vstupu na výstup, U1 An / P / Ro + p Lx 717 + p 2 L2 / 2 / + ... + p n 7n7 “ _ ____________________ R o____________________% + p H 1 R l + P 2 and 2 H 2 + ··· + P n R n where A / p / - ^ 2 is the voltage transfer from input to output, U 1
Rq je odpor ve frekvenčně závislém děliči,R q is the resistance in the frequency-dependent divider,
L^7*7 je vícenásobná indukčnost, je konstanta mutátoru L·7^7 R 2.druhu aL ^ 7 * 7 is a multiple inductance, is the mutant constant L · 7 ^ 7 R of the second kind a
R^ je odpor, který se mutátorem L7*7 R transformuje na vícenásobnou indukčnost.R ^ is a resistance that transforms with multiple L 7 * 7 R into multiple inductance.
Výhodou aktivního filtru RC podle vynálezu je, že umožňuje realizaci libovolné přenosové funkce tak, že je možno pomocí vždy jednoho vnějšího odporu nastavit jeden koeficient polynomu přenosové funkce, a to nezávisle na ostatních. Další výhodou je podle vynálezu to, že hodnoty kondenzátorových čipů uvnitř jednotlivých mutátorů mohou být všechny stejné. Výhodou je také to, že jednotlivé stavební díly filtru, mutátory Lz ' R, mohou tvořit samy o sobě univerzální stavebnici pro realizaci aktivních obvodů RC. Další výhodou je možnost realizace mutátoru c/n/An advantage of the active RC filter according to the invention is that it allows the realization of any transfer function so that one external resistor can be set to one coefficient of the transfer function polynomial, independently of the others. A further advantage of the invention is that the capacitor chip values within each mutator may all be the same. The advantage is also that the individual components of the filter, the L z 'R mutators, can themselves constitute a universal kit for the implementation of active RC circuits. Another advantage is the possibility of realizing the c / n / mutator
G pouhou záměnou vstupních a výstupních svorek. Tento zmíněný mutátor umožňuje realizovat vícenásooný kondenzátor o uumitanci:G by simply interchanging the input and output terminals. This mutator makes it possible to realize a multi-axis capacitor of uumitance:
Y/p/ = C/n/ pn .Y / P / = C / n / p n.
Obvod aktivního filtru RC podle vynálezu je možné realizovat pomocí hybridní mikro· elektronické technologie, kde mutátory tvoří samostatné hybridní funkční bloky. Reaktan ce jsou tvořeny pomocí kapacitorů uvnitř mutátorů. Tyto kapacitory mohou být vkládány do hybridních obvodů mutátorů jako monolitické čipy. Nastavování hodnot odporů, které určují velikost příslušné konstanty v polynomu přenosové funkce, se provádí bu3 pomocí proměnných odporů nebo pevných odporů o vypočtené hodnotě, připojených na svorkách imitátorů. 'The RC active filter circuit of the present invention can be implemented using hybrid micro electronic technology, wherein the mutators form separate hybrid function blocks. Reactants are created by capacitors inside the mutators. These capacitors can be inserted into hybrid mutator circuits as monolithic chips. Resistance values that determine the magnitude of the corresponding constant in the polynomial of the transfer function are set either by variable resistors or by fixed resistances of a calculated value, connected to the terminals of the imitators. '
Z principu funkce vyplývá, že aktivní filtr RC lze realizovat pro libovolné zakončovací impedance.It follows from the principle of operation that the active RC filter can be implemented for any terminating impedances.
201 074201 074
Zapojeni aktivního filtru RC s libovolně nastavitelnými koeficienty přenosové funkce podle vynálezu bude blíže popsáno na příkladech jeho provedení s pomocí připojených výkresů, na nichž obr. 1 představuje blokové schéma aktivního filtru RC podle vynálezu, jímž je možno realizovat například uvedenou funkci kvazipolynomiálního typuj obr. 2 představuje schematické označení a impedance vícenásobného induktoru a admitenči vícenásobného kapacitoruj obr. 3 představuje způsob simulace vícenásobného induktoru dvojpólovou náhradouj obr. 4 představuje způsob simulace vícenásobného induktoru čtyřpólovou náhradou;The connection of an active RC filter with arbitrarily adjustable transfer function coefficients according to the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 represents a block diagram of an active RC filter according to the invention. Fig. 3 shows a method of simulating a multiple inductor with a two-pole replacement; Fig. 4 shows a method of simulating a multiple inductor with a four-pole replacement;
obr. 5 představuje princip realizace aktivního filtru RC s vícenásobnými induktory podle vynálezu;Fig. 5 shows the principle of implementing an active RC filter with multiple inductors according to the invention;
obr. 6 představuje náhradu vícenásobných induktorů v aktivním filtru RC pomocí mutátorů 2. druhu podle vynálezu;Fig. 6 represents the replacement of multiple inducers in an active RC filter by type 2 mutators according to the invention;
obr. 7 představuje princip čtyřpólové náhrady vícenásobných induktorů podle vynálezu;Fig. 7 shows the principle of quadrupole replacement of multiple inductors according to the invention;
obr. 8 představuje zjednodušené schéma zapojení aktivního filtru RC;Fig. 8 is a simplified schematic of an active RC filter;
/n/ obr. 9 představuje nulorový model mutátoru u ' R 2. druhu;(n) Fig. 9 is a null model of the mutant in species 'R 2';
obr, 10 představuje způsob náhrady nulorů v modelu pomocí operačních zesilovačů; obr. 11 představuje jiný způsob realizace mutátoru R 2. druhu;Fig. 10 shows a method of replacing the nullors in a model using operational amplifiers; Fig. 11 represents another embodiment of a type 2 mutant R;
obr. 12 představuje princip realizace aktivního filtru RC s vícenásobnými kapacitory podle vynálezu;Fig. 12 shows the principle of implementing an active RC with multiple capacitors according to the invention;
obr. 13 představuje principiální zapojení aktivního filtru RC, ve kterém jsou vícenásobné kapacitory nahrazeny mutátory j/n/Fig. 13 shows the principle connection of the RC active filter, in which the multiple capacitors are replaced by j / n /
G, zatíženými vodivostmi GR.G, loaded with conductors G R.
Frekvenčně závislý dělič aktivního filtru RC 1 sestává ze sériového spojení vícenásobných induktorů a odporu RQ. Každý jednotlivý vícenásobný induktor o impedanbi dané vztahemThe frequency-dependent active filter divider RC 1 consists of a series connection of multiple inductors and a resistance R Q. Each single multiple inductor of impedance given by the relation
Z/p/ = L./n/ pn sestává podle vynálezu z mutátoru R 2. druhu, zatíženého odporem R. Toto uspořádání převádí zatěžovací odpor R z výstupních svorek do vstupních svorek na vícenásobný induktor l/n/. Matematické vyjádření mutátoru R 2. druhu je dáno vztahemZ / p / = L. / n / p n according to the invention consists of a type 2 mutator R loaded with a resistance R. This arrangement converts the load resistor R from the output terminals to the input terminals to a multiple inductor l / n /. The mathematical expression of the mutant R of the second species is given by the relation
00
A = , kde A je kaskádní matice, kn je konstanta mutátoru daná realizací a p =s + j^ je komplexní kmitočet.A =, where A is the cascade matrix, k n is the mutator constant given by the realization and p = s + j ^ is the complex frequency.
/n // n /
Převod odporu R z výstupu na vstup mutátoru L/n/ B je možno vyjádřit vztahem zi/p/ = V” H 1 ρΠ L/n/ ’The conversion of the resistance R from the output to the input of the mutator L / n / B can be expressed by the relation z i / p / = V ” H 1 ρ Π L / n / '
L/n/ = Kn R , kde Z^ /p/ je vstupní impedance odporově zatíženého mutátoru l/n// R.L / n / = K n R, where Z ^ / p / is the input impedance of the resistively loaded mutator l / n // R.
Sériovým zapojením vícenásobných induktorů podle vynálezu je možno realizovat závislý dělič, který představuje aktivní filtr RC 1.The series inductor of the multiple inductors according to the invention makes it possible to realize a dependent divider which represents an active RC 1 filter.
Obr. 1 představuje příklad blokového uspořádání aktivního filtru RC 1 typu dolní propust. Koeficienty přenosové funkce U2Giant. 1 shows an example of a block arrangement of an active low pass filter RC 1. Transfer function coefficients U 2
A„/p/ = u u 1 ζ'~ζρ~’ζρ5’;’···;^ρ5'A '/ p / = uu 1 ζ' ~ ζρ ~ '5ρ 5 ';'···; ^ ρ 5 '
TT kde: A /p/ = 2 je přenos napětí naprázdno, Ki jsou koeficienty polynomu přenosové funkce a p jtA.; je komplexní kmitočet, je možno nastavit vnějšími odpory podle obr. 1. Základním stavebním prvkem v aktivním filtru RC 1 je tzv. vícenásobný induktor, popřípadě vícenásobný kapacitor. Oba prvky a jejich impedance resp. admitance jsou znázorněny na obr. 2. V praktickém zařízení jě možno vícenásobný induktor a podobně i vícenásobný kapacitor nahradit pomocí odporově zatíženého mutátoru l/n/Z R 2. druhu podle obr. 3. Uvedený mutétor má kaskádní matici r i C L/n/-RTT where: A / p / = 2 is the no-load voltage transfer, K i are the polynomials of the transfer function and p jtA .; The basic building block in the RC 1 active filter is the so-called multiple inductor or multiple capacitor. Both elements and their impedance respectively. admittances are shown in Fig. 2. In a practical device, the multiple inductor and the like capacitor can be replaced by a resistively loaded mutant of the type I / n / Z R of Fig. 3. The mutator has a cascade matrix ri C L / n / -R
Hn pn H n p n
Zatěžovací odpor Rn se transformuje na vstup podle vztahu:The load resistance R n is transformed into an input according to the formula:
Z-/p/ = H pn R , H n r n ’ l/n/ - “n B„ · kde Z-j/p/ je vstupní vodivost mutátoru R zatíženého vnějším odporem Rn aZ- / p / = H p n R, H n r n ' l / n / - "n B " · where Zj / p / is the input conductivity of the mutator R loaded by the external resistance R n a
Hn je konstanta mutátoru daná jeho konstrukcí.H n is the constant of the mutator given by its construction.
toi O-fytoi O-fy
Na obr. 4 je uvedena tzv. čtyřpólová náhrada vícenásobným induktorem. Uvedené zapo jení se dá charakterizovat součinem kaskádních maticFig. 4 shows the so-called quadrupole replacement by a multiple inductor. This connection can be characterized by the product of cascade matrices
Aktivní filtr RC 1 podle vynálezu je možno realizovat frekvenčně závislým děličem využívajícím vícenásobných induktorů, případně kapacitorů. Na obr. 5 je uvedena·dol ní propust, jejíž přenosová funkce je uvedena na obr. 1. Vhodným uspořádáním vícenásobných induktorů v děliči je možno realizovat i pásmovou i horní propust. V praktickém za pojení je možno nanradit vícenásobné reaktance pomocí odporově zatížených mutátorů /obr. 6/. Na obr.' 7' je znázorněno využití tzv. čtyřpólové náhrady vícenásobných indukto rů. Podlé vynálezu je možno sousedící dvojice mutátorů nahradit mutátorem jedním /viz dvojici A na obr. 7/. Zapojení se velmi zjednoduší. Na obr. 8 je naznačeno výsledné vnějších 5 a obr.The RC 1 active filter according to the invention can be realized by a frequency-dependent divider utilizing multiple inductors or capacitors. FIG. 5 shows a low pass filter whose transmission function is shown in FIG. 1. By suitable arrangement of multiple inductors in the divider, both bandpass and high pass filter can be realized. In the practical connection, it is possible to apply multiple reactances using resistively loaded mutators / FIG. 6 /. In FIG. 7 'shows the use of the so-called quadrupole replacement of multiple inductors. According to the invention, adjacent pairs of mutators can be replaced by one (see pair A in Fig. 7). Wiring is greatly simplified. In FIG. 8, the resulting outer 5 and FIG.
zapojení aktivního filtru RG 1. Koeficienty polynomů oe možno nastavit pomocí odporů Rq až Rn· Pro přenosovou funkci frekvenčně závislého děliče podle obr. 8 platí Au/P/ Ux Rq + p + p2 L2 + ... + pn Ln /n/ connection of active filter RG 1. Polynomial coefficients oe can be set by resistors R q to R n · Au / P / Ux Rq + p + p 2 L2 + ... + p n L n / n /
RQ + p Hi Ri + p^ Hg Rg +...+... pn Hn Rn /n/ Q + R p + R p Hi ^ Hg Rg + ... + ... P N H N R N / N /
Na obr. 9 a na obr. 11 jsou znázorněny možnosti realizace mutátorů u ' R 2. druhu Nulory je možno v uvedených zapojeních nahradit pomocí operačních zesilovačů 2 podle obr. 10.Fig. 9 and Fig. 11 show the possibilities of realization of mutants in the R 2 type. Nulors can be replaced by the operational amplifiers 2 according to Fig. 10.
Na obr. 12 a na obr. 13 je uveden příklad zapojení dolní propusti s vícenásobnými kapacitory, které jsou opět využity ve frekvenčně závislém děliči.Fig. 12 and Fig. 13 show an example of a low pass filter with multiple capacitors which are again used in a frequency-dependent divider.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS263574A CS201074B1 (en) | 1974-04-11 | 1974-04-11 | Active ac filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS263574A CS201074B1 (en) | 1974-04-11 | 1974-04-11 | Active ac filter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS201074B1 true CS201074B1 (en) | 1980-10-31 |
Family
ID=5364036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS263574A CS201074B1 (en) | 1974-04-11 | 1974-04-11 | Active ac filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS201074B1 (en) |
-
1974
- 1974-04-11 CS CS263574A patent/CS201074B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5001441A (en) | Operational transconductance amplifier programmable filter | |
| EP0559684B1 (en) | Universal filter | |
| Papazoglou et al. | Noninteracting electronically tunable CCII-based current-mode biquadratic filters | |
| US3886469A (en) | Filter networks | |
| US4338571A (en) | Low sensitivity switched-capacitor ladder filter using monolithic MOS chip | |
| Soliman | New inverting non-inverting bandpass and lowpass biquad circuit using current conveyors | |
| US4779056A (en) | Active filter | |
| CS201074B1 (en) | Active ac filter | |
| Srivastava | New synthetic grounded FDNR with electronic controllability employing cascaded VDCCs and grounded passive elements | |
| US3984639A (en) | Active filter | |
| Sotner et al. | New reconfigurable universal SISO biquad filter implemented by advanced CMOS active elements | |
| US3716729A (en) | All-pass and low-pass filter comprised of active element circulators | |
| Tangsrirat | Cascadable Current-Controlled Current-Mode Universal Filters Using CDTAs and Grounded Capacitors. | |
| RU2063657C1 (en) | N-order band-pass filter | |
| RU2019023C1 (en) | Active rc filter | |
| Aronhime et al. | Realization of current-mode complex pole all-pass networks using a single current conveyor | |
| JPS55121732A (en) | Biquad filter | |
| Hsu et al. | Structural generation of current-mode filters using tunable multiple-output OTAs and grounded capacitors | |
| JP2666860B2 (en) | Negative impedance circuit | |
| Nedungadi et al. | Generalized second‐order active R filters | |
| DE2910071A1 (en) | BANDPASS FILTER | |
| Prodanov et al. | A current-mode FDNR circuit element using capacitive gyrators | |
| Jerabek et al. | Resistor-less single-purpose or reconfigurable biquads utilizing single z-copy controlled-gain voltage differencing current conveyor | |
| Langhammer et al. | Dual-mode multifunctional reconnection-less reconfigurable filter | |
| Khanam et al. | Minimum component grounded inductor simulator employing CDDITA |