RU135864U1 - ACTIVE FILTER - Google Patents

ACTIVE FILTER Download PDF

Info

Publication number
RU135864U1
RU135864U1 RU2013111312/08U RU2013111312U RU135864U1 RU 135864 U1 RU135864 U1 RU 135864U1 RU 2013111312/08 U RU2013111312/08 U RU 2013111312/08U RU 2013111312 U RU2013111312 U RU 2013111312U RU 135864 U1 RU135864 U1 RU 135864U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resistor
capacitor
output
operational amplifier
filter
Prior art date
Application number
RU2013111312/08U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Михайлович Ясинский
Андрей Николаевич Яковлев
Дмитрий Селиверстович Рябоконь
Александр Иванович Тюменцев
Лилия Владиславовна Насонова
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") filed Critical Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП")
Priority to RU2013111312/08U priority Critical patent/RU135864U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU135864U1 publication Critical patent/RU135864U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Networks Using Active Elements (AREA)

Abstract

Активный фильтр, содержащий операционный усилитель с резистивной отрицательной обратной связью, выход операционного усилителя является выходом фильтра, к инвертирующему входу операционного усилителя подключен первый резистор, второй вывод которого соединен с первым конденсатором и вторым резистором, второй вывод которого подключен к входной потенциальной клемме фильтра, к неинвертирующему входу операционного усилителя подключен третий резистор, второй вывод которого соединен со вторым конденсатором и четвертым резистором, второй вывод которого подключен к входной потенциальной клемме фильтра, отличающийся тем, что в схему дополнительно введен пятый резистор, а также первая и вторая катушка индуктивности, при этом пятый резистор подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, а второй вывод пятого резистора соединен с общей шиной, первая катушка индуктивности подключена ко второму выводу первого конденсатора, вторая катушка индуктивности подключена ко второму выводу второго конденсатора, вторые выводы первой и второй катушки индуктивности соединены с общей шиной, кроме того, параллельно первому конденсатору подключен первый дискретный конденсатор переменной емкости, а параллельно второму конденсатору подключен второй конденсатор переменной емкости.An active filter containing an operational amplifier with resistive negative feedback, the output of the operational amplifier is the filter output, the first resistor is connected to the inverting input of the operational amplifier, the second output of which is connected to the first capacitor and the second resistor, the second output of which is connected to the potential input terminal of the filter, to a non-inverting input of the operational amplifier is connected to the third resistor, the second output of which is connected to the second capacitor and the fourth resistor, the second the output of which is connected to the input potential terminal of the filter, characterized in that the fifth resistor and the first and second inductors are additionally introduced into the circuit, while the fifth resistor is connected to the non-inverting input of the operational amplifier, and the second output of the fifth resistor is connected to a common bus, the first the inductor is connected to the second terminal of the first capacitor, the second inductor is connected to the second terminal of the second capacitor, the second terminals of the first and second inductors are connected with a common bus, in addition, a first discrete variable capacitor is connected in parallel with the first capacitor, and a second variable capacitor is connected in parallel with the second capacitor.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована в качестве перестраиваемой входной цепи профессионального радиоприемника.The proposed utility model relates to radio electronics and can be used as a tunable input circuit of a professional radio receiver.

В аппаратуре связи широкое применение находят различные типы активных фильтров, используемые в качестве фильтров нижних частот, полосовых, корректирующих устройств. Во многих случаях эти фильтры выполняются с применением операционных усилителей.In communication equipment are widely used various types of active filters used as low-pass filters, bandpass, corrective devices. In many cases, these filters are performed using operational amplifiers.

Так в работе [1] рассмотрена схема фильтра корректора; выполненная на одном дифференциальном операционном усилителе с резистивной отрицательной обратной связью, выход которого является выходом устройства. К инвертирующему входу операционного усилителя подключен первый резистор, второй вывод которого соединен с первым конденсатором и вторым резистором, второй вывод которого соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, к неинвертирующему входу операционного усилителя подключен третий резистор, второй вывод которого подключен ко второму конденсатору и четвертому резистору, второй вывод которого соединен с входной потенциальной клеммой фильтра.So in [1], a corrector filter circuit was considered; made on a single differential operational amplifier with resistive negative feedback, the output of which is the output of the device. The first resistor is connected to the inverting input of the operational amplifier, the second output of which is connected to the first capacitor and the second resistor, the second output of which is connected to the input potential terminal of the filter, the third resistor is connected to the non-inverting input of the operational amplifier, the second output of which is connected to the second capacitor and fourth resistor, the second output of which is connected to the input potential terminal of the filter.

Данное звено фильтра по структуре является наиболее близким к предлагаемой полезной модели и выбрано в качестве прототипа. Это звено является простым и удобным в настройке и может выполнять функции фильтра нижних частот и амплитудного корректора.This structure of the filter is the closest to the proposed utility model and is selected as a prototype. This link is simple and easy to configure and can serve as a low-pass filter and amplitude corrector.

К недостаткам прототипа следует отнести потенциальную неустойчивость схемы и возможность самовозбуждения операционного усилителя, поскольку он содержит положительную обратную связь. При настройке фильтра-прототипа на одну фиксированную частоту возможно создать некоторый запас устойчивости, однако, при перестройке схемы по частоте во время эксплуатации обеспечить устойчивость схемы невозможно, так как требуется замена и подстройка практически всех элементов схемы на каждой вновь выбранной частоте.The disadvantages of the prototype include the potential instability of the circuit and the possibility of self-excitation of the operational amplifier, since it contains positive feedback. When tuning the prototype filter to one fixed frequency, it is possible to create a certain margin of stability, however, when tuning the circuit in frequency during operation, it is impossible to ensure the stability of the circuit, since it is necessary to replace and fine-tune almost all elements of the circuit at each newly selected frequency.

Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей прототипа, а именно, получение полосовой, перестраиваемой по частоте цепи, и обеспечение надежной работы устройства при эксплуатации.The objective of the utility model is to expand the functionality of the prototype, namely, obtaining a band-pass, frequency-tunable circuit, and ensuring reliable operation of the device during operation.

Поставленная задача решается тем, что в фильтр, содержащий операционный усилитель с резистивной отрицательной обратной связью, выход операционного усилителя является выходом фильтра, к инвертирующему входу операционного усилителя подключен первый резистор, второй вывод которого соединен с первым конденсатором и вторым резистором, второй вывод которого подключен к входной потенциальной клемме фильтра, к неинвертирующему входу операционного усилителя подключен третий резистор, второй вывод которого соединен со вторым конденсатором и четвертым резистором, второй вывод которого подключен к входной потенциальной клемме фильтра, дополнительно введены пятый резистор, а также первая и вторая катушка индуктивности, при этом пятый резистор подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, а второй вывод пятого резистора соединен с общей шиной, первая катушка индуктивности подключена ко второму выводу первого конденсатора, вторая катушка индуктивности подключена ко второму выводу второго конденсатора, вторые выводы первой и второй катушки индуктивности соединены с общей шиной, кроме того параллельно первому конденсатору подключен первый дискретный конденсатор переменной емкости, а параллельно второму конденсатору подключен второй конденсатор переменной емкости.The problem is solved in that in the filter containing the operational amplifier with resistive negative feedback, the output of the operational amplifier is the output of the filter, the first resistor is connected to the inverting input of the operational amplifier, the second output of which is connected to the first capacitor and the second resistor, the second output of which is connected to the input potential terminal of the filter, to the non-inverting input of the operational amplifier is connected a third resistor, the second output of which is connected to the second capacitor the fourth resistor, the second output of which is connected to the input potential terminal of the filter, additionally introduced the fifth resistor, as well as the first and second inductors, while the fifth resistor is connected to the non-inverting input of the operational amplifier, and the second output of the fifth resistor is connected to a common bus, the first inductor connected to the second terminal of the first capacitor, the second inductor connected to the second terminal of the second capacitor, the second terminals of the first and second inductance coils They are connected with a common bus, in addition, a first discrete variable capacitor is connected in parallel with the first capacitor, and a second variable capacitor is connected in parallel with the second capacitor.

Сопоставительный анализ показывает, что предлагаемое устройство отличатся от прототипа тем, что в устройство дополнительно введены пятый резистор, а также первая и вторая катушка индуктивности, при этом пятый резистор подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, а второй вывод пятого резистора соединен с общей шиной, первая катушка индуктивности подключена ко второму выводу первого конденсатора, вторая катушка индуктивности подключена ко второму выводу второго конденсатора, вторые выводы первой и второй катушки индуктивности соединены с общей шиной, кроме того параллельно первому конденсатору подключен первый дискретный конденсатор переменной емкости, а параллельно второму конденсатору подключен второй конденсатор переменной емкости.Comparative analysis shows that the proposed device differs from the prototype in that the fifth resistor and the first and second inductors are additionally introduced into the device, while the fifth resistor is connected to the non-inverting input of the operational amplifier, and the second output of the fifth resistor is connected to a common bus, the first the inductor is connected to the second terminal of the first capacitor, the second inductor is connected to the second terminal of the second capacitor, the second terminals of the first and second inductor coils ivnosti connected to the common bus, in addition to the first parallel capacitor connected first discrete variable capacitor and the second capacitor is connected parallel to the second variable capacitor.

При сравнении заявленного решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в науке и технике, не обнаружены решения обладающие сходными признаками.When comparing the claimed solution not only with the prototype, but also with other well-known technical solutions in science and technology, solutions with similar characteristics were not found.

На фиг.1 приведена электрическая схема предлагаемого устройства.Figure 1 shows the electrical diagram of the proposed device.

Устройство содержит операционный усилитель 1; первый резистор 2, подключенный к инвертирующему входу операционного усилителя, второй вывод первого резистора соединен с первым конденсатором 3 и вторым резистором 4, к неинвертирующему входу операционного усилителя подключен третий резистор 5 и пятый резистор 6, ко второму выводу третьего резистора подключены второй конденсатор 7 и четвертый резистор 8, вторые выводы второго резистора 4 и четвертого резистора 8 соединены с входной потенциальной клеммой фильтра, второй вывод первого конденсатора 3 через первую катушку индуктивности 9, соединен с общей шиной, второй вывод второго конденсатора 7 через вторую катушку индуктивности 10 соединен с общей шиной, параллельно первому конденсатору 3 подключен первый дискретный конденсатор переменной емкости (ДКПЕ-1) 11, параллельно второму конденсатору подключен второй конденсатор переменной емкости (ДКПЕ-2) 12. Выход операционного устройства является выходом устройства.The device contains an operational amplifier 1; the first resistor 2 connected to the inverting input of the operational amplifier, the second output of the first resistor is connected to the first capacitor 3 and the second resistor 4, the third resistor 5 and the fifth resistor 6 are connected to the non-inverting input of the operational amplifier, the second capacitor 7 and the fourth are connected to the second output of the third resistor resistor 8, the second terminals of the second resistor 4 and the fourth resistor 8 are connected to the input potential terminal of the filter, the second output of the first capacitor 3 through the first inductor 9, soy inen with a common bus, the second output of the second capacitor 7 through a second inductor 10 is connected to a common bus, the first discrete variable capacitor (DKPE-1) 11 is connected in parallel to the first capacitor 3, the second variable capacitor (DKPE-2) is connected in parallel to the second capacitor 12. The output of the operating device is the output of the device.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При условии, когда сопротивления резисторов 4 и 8 будут равны R0, сопротивления резисторов 2, 5, 6 и резистора в цепи отрицательной обратной связи будут равны R>>R0, данная схема будет эквивалентна симметричной мостовой, ветви которой являются реактивными двухполюсниками Z1 и Z2, нагруженной на сопротивление R0 (см. фиг.2).Provided that the resistances of resistors 4 and 8 are equal to R 0 , the resistances of resistors 2, 5, 6 and the resistor in the negative feedback circuit are equal to R >> R 0 , this circuit will be equivalent to a symmetrical bridge, the branches of which are reactive two-terminal Z 1 and Z 2 loaded on the resistance R 0 (see figure 2).

Операционный усилитель выполняет роль вычитателя двух передаточных функций T1 и T2 от входа фильтра к первому входу вычитателя (второй вывод резистора 2) и второму входу вычитателя (второй вывод резистора 5 соответственно.The operational amplifier performs the role of a subtractor of two transfer functions T 1 and T 2 from the input of the filter to the first input of the subtractor (second output of resistor 2) and the second input of the subtractor (second output of resistor 5, respectively.

Если сопротивление последовательного контура, образованного индуктивностью L1 (индуктивность катушки 9) и емкостью C1, равной сумме емкостей конденсаторов 3 и 4, обозначим Z1, а сопротивление двухполюсника, состоящего из катушки 10 с индуктивностью L2 и конденсаторов 7 и 12 с суммарной емкостью C2 через Z2, то передаточные функции T1 и T2 можно записать в следующем виде:If the resistance of the series circuit formed by the inductance L 1 (coil inductance 9) and the capacitance C 1 equal to the sum of the capacitances of capacitors 3 and 4, denote Z 1 , and the resistance of a two-terminal device consisting of a coil 10 with inductance L 2 and capacitors 7 and 12 with a total capacity C 2 through Z 2 , the transfer functions T 1 and T 2 can be written in the following form:

Figure 00000002
Figure 00000002

Передаточная функция устройства будет равна:The transfer function of the device will be equal to:

Figure 00000003
Figure 00000003

Передаточная функция фильтра соответствует передаточной функции симметричного мостового четырехполюсника, у которого сопротивление ветвей Z1 и Z2 определяются из соотношений:The transfer function of the filter corresponds to the transfer function of a symmetrical bridge four-terminal, in which the resistance of the branches Z 1 and Z 2 are determined from the relations:

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Частотные зависимости реактивных сопротивлений Z1 и Z2 мостового эквивалента показаны на фиг.3. Частоты ω1 и ω2 будут соответствовать краям полосы пропускания фильтра, который имеет второй класс по характеристическому сопротивлению, номинальное значение этого сопротивления определяется выражениемThe frequency dependence of the reactance Z 1 and Z 2 bridge equivalent shown in Fig.3. The frequencies ω 1 and ω 2 will correspond to the edges of the passband of the filter, which has a second class of characteristic resistance, the nominal value of this resistance is determined by the expression

Figure 00000007
Figure 00000007

Выбирая L1=L0=L0 для номинального характеристического сопротивления. получим приближенное равенство:By choosing L 1 = L 0 = L 0 for the nominal characteristic resistance. we obtain the approximate equality:

Figure 00000008
Figure 00000008

Δω=ω2-ω1 Δω = ω 2 -ω 1

Из соотношений (3), (5) получим формулы для определения величин L0, C1 и C2.From relations (3), (5) we obtain formulas for determining the quantities L 0 , C 1 and C 2 .

Figure 00000009
Figure 00000009

Из приведенного следует, что изменяя значения емкостей C1 и C2. при неизменных значениях Zm и L0, мы изменяем частоты ω1 и ω2 и, следовательно, среднюю частоту фильтра. При этом, чтобы сохранить Zm постоянным; необходимо абсолютную ширину полосы пропускания также выбирать равной при смене частоты настройки.From the above it follows that by changing the values of capacities C 1 and C 2 . at constant values of Z m and L 0 , we change the frequencies ω 1 and ω 2 and, therefore, the average frequency of the filter. Moreover, to keep Z m constant; absolute bandwidth must also be chosen equal when changing the tuning frequency.

В самом деле, рабочее затухание в полосе пропускания симметричного фильтра определяется выражением [2]:In fact, the operational attenuation in the passband of a symmetric filter is determined by the expression [2]:

Figure 00000010
Figure 00000010

где Zc - характеристическое сопротивление фильтра,where Z c is the characteristic resistance of the filter,

R0 - сопротивление нагрузки,R 0 - load resistance,

α - характеристическая фаза фильтра.α is the characteristic phase of the filter.

На средней частоте

Figure 00000011
, sin α=1 иAt mid frequency
Figure 00000011
, sin α = 1 and

Figure 00000012
Figure 00000012

Выбирая Zm равным R0 и Δω=const, при перестройке фильтра на частоте ω0 и близких к ней, получим рабочее затухание близкое к нулю.Choosing Z m equal to R 0 and Δω = const, when tuning the filter at the frequency ω 0 and close to it, we obtain the working attenuation close to zero.

Таким образом, выбирая алгоритм перестройки ДКПЕ-1 и ДКПЕ-2 можно обеспечить в предложенном устройстве перестройку средней частоты фильтра, постоянную абсолютную полосу пропускания при малом вносимом затухании в полосе пропускания.Thus, choosing the tuning algorithm DKPE-1 and DKPE-2, it is possible to provide in the proposed device the tuning of the average filter frequency, a constant absolute passband with a small insertion loss in the passband.

Источники информации:Information sources:

1. Справочник по расчету и проектированию ARC-схем, Букашкин С.А., Власов В.П., Змий Б.Ф. и др. под редакцией Ланнэ А.А., «Радио и связь», 1984, (стр.175 схема №8).1. Reference on the calculation and design of ARC-schemes, Bukashkin SA, Vlasov VP, Zmiy B.F. and others under the editorship of A. A. Lanne, "Radio and Communications", 1984, (p. 175 scheme No. 8).

2. Теоретические основы электропроводной связи, ч.III. Белецкий А.Ф. «Радио и связь», М., 1959, (стр.194).2. Theoretical foundations of conductive communication, part III. Beletsky A.F. "Radio and communication", M., 1959, (p. 194).

Claims (1)

Активный фильтр, содержащий операционный усилитель с резистивной отрицательной обратной связью, выход операционного усилителя является выходом фильтра, к инвертирующему входу операционного усилителя подключен первый резистор, второй вывод которого соединен с первым конденсатором и вторым резистором, второй вывод которого подключен к входной потенциальной клемме фильтра, к неинвертирующему входу операционного усилителя подключен третий резистор, второй вывод которого соединен со вторым конденсатором и четвертым резистором, второй вывод которого подключен к входной потенциальной клемме фильтра, отличающийся тем, что в схему дополнительно введен пятый резистор, а также первая и вторая катушка индуктивности, при этом пятый резистор подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, а второй вывод пятого резистора соединен с общей шиной, первая катушка индуктивности подключена ко второму выводу первого конденсатора, вторая катушка индуктивности подключена ко второму выводу второго конденсатора, вторые выводы первой и второй катушки индуктивности соединены с общей шиной, кроме того, параллельно первому конденсатору подключен первый дискретный конденсатор переменной емкости, а параллельно второму конденсатору подключен второй конденсатор переменной емкости.
Figure 00000001
An active filter containing an operational amplifier with resistive negative feedback, the output of the operational amplifier is the filter output, the first resistor is connected to the inverting input of the operational amplifier, the second output of which is connected to the first capacitor and the second resistor, the second output of which is connected to the potential input terminal of the filter, to a non-inverting input of the operational amplifier is connected to the third resistor, the second output of which is connected to the second capacitor and the fourth resistor, the second the output of which is connected to the input potential terminal of the filter, characterized in that the fifth resistor and the first and second inductors are additionally introduced into the circuit, while the fifth resistor is connected to the non-inverting input of the operational amplifier, and the second output of the fifth resistor is connected to a common bus, the first the inductor is connected to the second terminal of the first capacitor, the second inductor is connected to the second terminal of the second capacitor, the second terminals of the first and second inductors are connected with a common bus, in addition, a first discrete variable capacitor is connected in parallel with the first capacitor, and a second variable capacitor is connected in parallel with the second capacitor.
Figure 00000001
RU2013111312/08U 2013-03-13 2013-03-13 ACTIVE FILTER RU135864U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013111312/08U RU135864U1 (en) 2013-03-13 2013-03-13 ACTIVE FILTER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013111312/08U RU135864U1 (en) 2013-03-13 2013-03-13 ACTIVE FILTER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU135864U1 true RU135864U1 (en) 2013-12-20

Family

ID=49785655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013111312/08U RU135864U1 (en) 2013-03-13 2013-03-13 ACTIVE FILTER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU135864U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU168065U1 (en) * 2016-06-28 2017-01-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" TUNABLE ACTIVE AMPLITUDE RC-CORRECTOR
RU2657165C1 (en) * 2016-08-11 2018-06-08 Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") Low-pass active filter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU168065U1 (en) * 2016-06-28 2017-01-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" TUNABLE ACTIVE AMPLITUDE RC-CORRECTOR
RU2657165C1 (en) * 2016-08-11 2018-06-08 Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") Low-pass active filter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2704530C1 (en) Broadband band-pass filter with independent adjustment of pole frequency, pole attenuation and transmission coefficient
RU2677362C1 (en) Active rc filter
RU2459349C2 (en) Tunable lc band-pass filter
RU2396702C1 (en) Band-pass lc-filter with controlled transmission bandwidth
RU170069U1 (en) TUNABLE RECTIFIED FILTER
Dimeas et al. Experimental verification of filters using fractional-order capacitor and inductor emulators
RU135864U1 (en) ACTIVE FILTER
RU149838U1 (en) TUNABLE ACTIVE RC FILTER
RU133668U1 (en) BAND ACTIVE FILTER
RU2402159C2 (en) Band-pass tunable self-consistent lc-filter
US20110234310A1 (en) Second-Order Low-Pass Filter
RU128043U1 (en) ACTIVE LOW FILTER RC FILTER
RU2372711C1 (en) Bandpass high-selectivity lc-filter
RU135206U1 (en) ACTIVE TOP FILTER RC FILTER
RU156095U1 (en) BAND ROTARY FILTER
US9124251B2 (en) Two stage source-follower based filter
CN102983837A (en) Bootstrap high-pass filtering circuit
RU168065U1 (en) TUNABLE ACTIVE AMPLITUDE RC-CORRECTOR
RU2466494C1 (en) Narrow-band tunable lc-filter
RU2444121C1 (en) Strip discretely tuned lc-filter
RU171584U1 (en) Tunable notch filter
CN107592088A (en) First order differentiator and optimization method thereof
CN203301433U (en) Direct current gain-increasing direct current offset-decreasing low-pass filter with clock scanning capability
RU2560785C2 (en) Dual-split piezoelectric filter
US2733415A (en) bangert

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20160314