RU179091U1 - BAND ACTIVE RC FILTER - Google Patents

BAND ACTIVE RC FILTER Download PDF

Info

Publication number
RU179091U1
RU179091U1 RU2017142675U RU2017142675U RU179091U1 RU 179091 U1 RU179091 U1 RU 179091U1 RU 2017142675 U RU2017142675 U RU 2017142675U RU 2017142675 U RU2017142675 U RU 2017142675U RU 179091 U1 RU179091 U1 RU 179091U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
resistor
operational amplifier
filter
inverting input
Prior art date
Application number
RU2017142675U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Михайлович Иншаков
Александр Викторович Белов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)"
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)"
Priority to RU2017142675U priority Critical patent/RU179091U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU179091U1 publication Critical patent/RU179091U1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00—Networks using active elements
    • H03H11/02—Multiple-port networks
    • H03H11/04—Frequency selective two-port networks
    • H03H11/12—Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback
    • H03H11/1204—Distributed RC filters

Abstract

Полосовой активный RC-фильтр относится к приборостроению, системам связи и может использоваться в микроэлектронных селективных узлах радиоэлектронных устройств, системах связи, эквалайзерах, различных измерительных приборах для соответствующей обработки сигналов.Устройство содержит первый, второй и третий операционные усилители (ОУ) (1, 2, 3), первый резистор (Р) (4), второй (Р) (5), первый конденсатор (К) (6), пятый Р (7), шестой Р (8), седьмой (Р) (9), второй (К) (10), четвертый (Р) (11), восьмой Р (12), третий Р (13), первый переменный резистор ПР(14), второй переменный резистор ПР(15).Технический результат - независимая перестройка в широких пределах добротности и коэффициента передачи фильтра, расширение диапазона рабочих частот и (или) повышение стабильности параметров. 3 ил.The RC active bandpass filter relates to instrumentation, communication systems, and can be used in microelectronic selective nodes of electronic devices, communication systems, equalizers, various measuring devices for the corresponding signal processing.The device contains the first, second, and third operational amplifiers (op amps) (1, 2 , 3), the first resistor (P) (4), the second (P) (5), the first capacitor (K) (6), the fifth P (7), the sixth P (8), the seventh (P) (9), the second (K) (10), the fourth (P) (11), the eighth P (12), the third P (13), the first variable resistor PR (14), the second variable th resistor ol (15) .Tehnichesky results - independent rearrangement within wide limits and Q filter transmission coefficient expansion range of operating frequencies and (or) increased stability parameters. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к радиотехнике, приборостроению, системам связи и может использоваться в микроэлектронных селективных узлах радиоэлектронных устройств, измерительной и биомедицинской аппаратурах для частотной фильтрации электрических сигналов от помех на различных частотах, в системах связи для соответствующей обработки сигналов.The utility model relates to radio engineering, instrument making, communication systems and can be used in microelectronic selective nodes of electronic devices, measuring and biomedical equipment for the frequency filtering of electrical signals from interference at various frequencies, in communication systems for the corresponding signal processing.

Известна схема активного RC-фильтра [С.В. Гришин, С.Г. Крутчинский, С.В. Сердюков "Активный RC-фильтр" / Авторское свидетельство №1688387/Н03Н 11/12, 30.10.91. Бюл. №40], содержащая четыре операционных усилителя, десять резисторов и два конденсатора, первый вывод первого резистора соединен со входом активного RC-фильтра, а второй вывод подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, выход которого соединен с первыми выводами второго и третьего резисторов и с первым выводом первого конденсатора, вторые выводы второго резистора и первого конденсатора соединены с вторым выводом первого резистора и первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом пятого резистора, второй вывод которого через шестой резистор соединен с первым выводом второго конденсатора и с выходом второго операционного усилителя, с инвертирующим входом которого соединен второй вывод третьего резистора и второй вывод второго конденсатора, а первый и второй выводы пятого резистора соединены соответственно с инвертирующим входом и выходом третьего операционного усилителя, неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей соединены с общей шиной, инвертирующий вход четвертого операционного усилителя соединен с первыми выводами седьмого, восьмого и девятого резисторов и неинвертирующим входом третьего операционного усилителя, инвертирующий вход которого через десятый резистор соединен с общей шиной, а выход соединен с вторым выводом седьмого резистора, второй вывод восьмого резистора соединен с выходом четвертого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с вторым выводом первого резистора, а второй вывод девятого резистора соединен с общей шиной.A known active RC filter circuit [S.V. Grishin, S.G. Krutchinsky, S.V. Serdyukov "Active RC filter" / Copyright certificate No. 1688387 / Н03Н 11/12, 10.30.91. Bull. No. 40], containing four operational amplifiers, ten resistors and two capacitors, the first output of the first resistor is connected to the input of the active RC filter, and the second output is connected to the inverting input of the first operational amplifier, the output of which is connected to the first terminals of the second and third resistors and the first terminal of the first capacitor, the second terminals of the second resistor and the first capacitor are connected to the second terminal of the first resistor and the first terminal of the fourth resistor, the second terminal of which is connected to the first terminal a resistor, the second output of which through the sixth resistor is connected to the first output of the second capacitor and to the output of the second operational amplifier, with an inverting input of which the second output of the third resistor and the second output of the second capacitor are connected, and the first and second outputs of the fifth resistor are connected respectively to the inverting input and the output of the third operational amplifier, the non-inverting inputs of the first and second operational amplifiers are connected to a common bus, the inverting input of the fourth operational amplifier The spruce is connected to the first terminals of the seventh, eighth and ninth resistors and the non-inverting input of the third operational amplifier, the inverting input of which is connected to the common bus through the tenth resistor and the output is connected to the second terminal of the seventh resistor, the second terminal of the eighth resistor is connected to the output of the fourth operational amplifier, non-inverting the input of which is connected to the second terminal of the first resistor, and the second terminal of the ninth resistor is connected to a common bus.

Недостатком данного технического решения является невысокая стабильность параметров из-за влияния частотных свойств операционных усилителей и невозможность независимой перестройки добротности и коэффициента передачи устройства.The disadvantage of this technical solution is the low stability of the parameters due to the influence of the frequency properties of operational amplifiers and the impossibility of independent adjustment of the quality factor and transmission coefficient of the device.

Также известен "Универсальный активный фильтр" (В кн.: Хьюлсман Л.П., Аллен Ф.Е. Введение в теорию и расчет активных фильтров: Пер. с англ. - М: Радио и связь, 1984: с. 208, рис. 5.3-1), содержащий три операционных усилителя, восемь резисторов и два конденсатора, причем первые выводы первого, второго и третьего резисторов подключены к инвертирующему входу первого операционного усилителя, а их вторые выводы - к первому входу устройства, к выходу третьего и выходу первого операционных усилителей соответственно, первые выводы четвертого, пятого и шестого резисторов подключены к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, а их вторые выводы - к второму входу устройства, общей шине и к выходу второго операционного усилителя соответственно, первые выводы первого конденсатора и седьмого резистора подключены к выходам второго и первого операционных усилителей соответственно, первые выводы второго конденсатора и восьмого резисторов подключены к выходам третьего и второго операционных усилителей соответственно, а их вторые выводы - к инвертирующему входу третьего операционного усилителя, неинвертирующие входы второго и третьего операционных усилителей подключены к общей шине, вторые выводы первого конденсатора и седьмого резистора подключены к инвертирующему входу второго операционного усилителя, выходом устройства является один из выходов операционных усилителей.Also known is the "Universal Active Filter" (In the book: Hjulsman LP, Allen F.E. Introduction to the theory and calculation of active filters: Transl. From English. - M: Radio and communications, 1984: p. 208, fig. . 5.3-1) containing three operational amplifiers, eight resistors and two capacitors, the first outputs of the first, second and third resistors connected to the inverting input of the first operational amplifier, and their second conclusions to the first input of the device, to the output of the third and the output of the first operational amplifiers, respectively, the first conclusions of the fourth, fifth and sixth re the sources are connected to the non-inverting input of the first operational amplifier, and their second conclusions are connected to the second input of the device, the common bus and to the output of the second operational amplifier, respectively, the first conclusions of the first capacitor and the seventh resistor are connected to the outputs of the second and first operational amplifiers, respectively, the first conclusions of the second capacitor and the eighth resistors are connected to the outputs of the third and second operational amplifiers, respectively, and their second conclusions are connected to the inverting input of the third operational amplifier non-inverting inputs of the second and third operational amplifiers are connected to a common bus, the second terminals of the first capacitor and the seventh resistor are connected to the inverting input of the second operational amplifier, the output of the device is one of the outputs of the operational amplifiers.

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата, является узкий частотный диапазон работы устройства из-за влияния частотного ограничения усиления операционных усилителей.The reason that impedes the achievement of the required technical result is the narrow frequency range of the device due to the influence of the frequency limitation of the gain of operational amplifiers.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является "Полосовой активный RC-фильтр" (СССР. А.с. №1385260, Н03Н 11/12, опубл. 30.03.88, бюл. N 12), содержащий два операционных усилителя, пять резисторов и два конденсатора, причем между выходом и инвертирующим входом первого операционного усилителя включен первый конденсатор, выход первого операционного усилителя соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя через второй резистор, неинвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с первыми выводами первого резистора и второго конденсатора, вторые выводы которых - со входом фильтра и общей шиной, соответственно, между выходом и инвертирующим входом второго операционного усилителя включен третий резистор, инвертирующие выводы первого и второго операционных усилителей соединены между собой, неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен со вторыми выводами четвертого и пятого резисторов, первый вывод пятого резистора соединен с общей шиной, выход второго операционного усилителя соединен с первым выводом четвертого резистора и выходом фильтра.The closest in technical essence (prototype) is the "Band-active RC filter" (USSR. AS No. 1385260, Н03Н 11/12, publ. 30.03.88, bull. N 12), containing two operational amplifiers, five resistors and two capacitors, and between the output and the inverting input of the first operational amplifier the first capacitor is turned on, the output of the first operational amplifier is connected to the non-inverting input of the second operational amplifier through a second resistor, the non-inverting input of the second operational amplifier is connected to the first terminals of the first a stator and a second capacitor, the second terminals of which are with a filter input and a common bus, respectively, between the output and the inverting input of the second operational amplifier, a third resistor is connected, the inverting outputs of the first and second operational amplifiers are connected to each other, the non-inverting input of the first operational amplifier is connected to the second outputs fourth and fifth resistors, the first output of the fifth resistor is connected to a common bus, the output of the second operational amplifier is connected to the first output of the fourth resistor and filter output.

Передаточная функция полосового активного RC-фильтра имеет видThe transfer function of the band-pass active RC filter has the form

Figure 00000001
Figure 00000001

где hm=1+(R4/R5) - коэффициент передачи фильтра на резонансной частоте;where h m = 1 + (R 4 / R 5 ) is the transmission coefficient of the filter at the resonant frequency;

Figure 00000002
- резонансная круговая частота фильтра;
Figure 00000002
- resonant circular frequency of the filter;

Figure 00000003
- полюсная добротность фильтра.
Figure 00000003
- pole quality factor of the filter.

Из анализа полученных выражений следует, что в описанном устройстве можно регулировать добротность Q изменением величины сопротивления резистора R1 при сохранении значения резонансной частоты ω0. Недостатком данного технического решения является невозможность перестройки коэффициента передачи без изменения добротности и резонансной частоты устройства.From the analysis of the obtained expressions it follows that in the described device it is possible to adjust the quality factor Q by changing the resistance value of the resistor R 1 while maintaining the value of the resonant frequency ω 0 . The disadvantage of this technical solution is the impossibility of tuning the transmission coefficient without changing the quality factor and resonant frequency of the device.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение функциональных возможностей фильтра, позволяющих получить технический результат, заключающийся в обеспечении независимой перестройки добротности и коэффициента передачи, расширение диапазона рабочих частот и (или) повышение стабильности параметров устройства.The task to which the claimed utility model is directed is to expand the functionality of the filter, allowing to obtain a technical result, which consists in providing independent adjustment of the quality factor and transmission coefficient, expanding the range of operating frequencies and (or) increasing the stability of the device parameters.

Для достижения указанного технического результата в заявляемой полезной модели, содержащей три операционных усилителя, восемь резисторов, два переменных резистора и два конденсатора, причем между выходом и инвертирующим входом первого операционного усилителя включен первый конденсатор, выход первого операционного усилителя соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя через второй резистор, инвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод которого подключен к общей шине, между выходом и инвертирующим входом второго операционного усилителя включен третий резистор, выход второго операционного усилителя соединен с первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого соединен с неинвертирующим входом третьего операционного усилителя и первым выводом второго переменного резистора, второй вывод второго переменного резистора подключен ко входу фильтра, первые выводы шестого и седьмого резисторов подключены к первому выводу второго конденсатора, а их вторые выводы - к первому и второму выводам первого конденсатора соответственно, второй вывод второго конденсатора подключен к общей шине, первые выводы первого переменного резистора и пятого резистора подключены к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, а второй вывод пятого резистора - к выходу первого операционного усилителя, второй вывод первого переменного резистора подключен к выходу и инвертирующему входу третьего операционного усилителя, инвертирующий вход второго операционного усилителя и выход третьего операционного усилителя соединены через восьмой резистор, выход второго операционного усилителя подключен к выходу фильтра.To achieve the technical result in the claimed utility model, which contains three operational amplifiers, eight resistors, two variable resistors and two capacitors, the first capacitor being connected between the output and the inverting input of the first operational amplifier, the output of the first operational amplifier is connected to the non-inverting input of the second operational amplifier through a second resistor inverting the input of the second operational amplifier is connected to the first output of the first resistor, the second output of which connected to a common bus, a third resistor is connected between the output and the inverting input of the second operational amplifier, the output of the second operational amplifier is connected to the first output of the fourth resistor, the second output of which is connected to the non-inverting input of the third operational amplifier and the first output of the second variable resistor, the second output of the second variable resistor connected to the input of the filter, the first conclusions of the sixth and seventh resistors are connected to the first output of the second capacitor, and their second conclusions to the first and to the other terminals of the first capacitor, respectively, the second terminal of the second capacitor is connected to a common bus, the first terminals of the first variable resistor and fifth resistor are connected to the non-inverting input of the first operational amplifier, and the second terminal of the fifth resistor is connected to the output of the first operational amplifier, the second terminal of the first variable resistor is connected to the output and inverting input of the third operational amplifier, the inverting input of the second operational amplifier and the output of the third operational amplifier After the eighth resistor, the output of the second operational amplifier is connected to the output of the filter.

Возможность достижения технического результата обусловлена следующими выводами: достигается расширение функциональных возможностей, расширение диапазона перестройки добротности и коэффициент передачи фильтра на резонансной частоте и стабильности добротности устройства за счет введения новых элементов и связей между ними, благодаря этому предлагаемое устройство реализует полосовой фильтр с независимой перестройкой добротности и коэффициента передачи, что необходимо для перестраиваемых полосовых фильтров.The ability to achieve a technical result is due to the following conclusions: the expansion of functionality, expansion of the Q-factor tuning range and filter transmission coefficient at the resonant frequency and Q-factor of the device due to the introduction of new elements and the connections between them are achieved, thanks to this, the proposed device implements a band-pass filter with independent Q-factor and transmission coefficient, which is necessary for tunable bandpass filters.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена схема полосового активного RC-фильтра; на фиг. 2 - АЧХ полосового активного RC-фильтра с перестраиваемоей добротностью; на фиг. 3 - АЧХ полосового активного RC-фильтра с перестраиваемым коэффициентом передачи на резонансной частоте.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of a band-pass active RC filter; in FIG. 2 - frequency response of an active bandpass RC filter with tunable quality factor; in FIG. 3 - frequency response of an active RC bandpass filter with a tunable transmission coefficient at a resonant frequency.

Полосовой активный RC-фильтр (фиг. 1) содержит первый 1, второй 2, третий 3 операционные усилители, между выходом и инвертирующим входом первого 1 операционного усилителя включен первый 6 конденсатор, выход первого 1 операционного усилителя соединен с неинвертирующим входом второго 2 операционного усилителя через второй 5 резистор, неинвертирующий вход второго 2 операционного усилителя соединен с первым выводом первого 4 резистора, второй вывод которого подключен к общей шине, между выходом и инвертирующим входом второго 2 операционного усилителя включен третий 13 резистор, выход второго 2 операционного усилителя соединен с первым выводом четвертого 11 резистора, второй вывод которого соединен с неинвертирующим входом третьего 3 операционного усилителя и первым выводом второго 15 переменного резистора, второй вывод второго 15 переменного резистора подключен ко входу 16 фильтра, первые выводы шестого 8 и седьмого 9 резисторов подключены к первому выводу второго 10 конденсатора, а их вторые выводы - к первому и второму выводам первого 6 конденсатора соответственно, второй вывод второго 10 конденсатора подключен к общей шине, первые выводы первого 14 переменного резистора и пятого 7 резистора подключены к неинвертирующему входу первого 1 операционного усилителя, а второй вывод пятого 7 резистора - к выходу первого 1 операционного усилителя, второй вывод первого 14 переменного резистора подключен к выходу и инвертирующему входу третьего 3 операционного усилителя, неинвертирующий вход второго 2 операционного усилителя и выход третьего 3 операционного усилителя соединены через восьмой 12 резистор, выход второго 2 операционного усилителя подключен к выходу 17 фильтра.The RC active bandpass filter (Fig. 1) contains the first 1, second 2, third 3 operational amplifiers, the first 6 capacitor is connected between the output and the inverting input of the first 1 operational amplifier, the output of the first 1 operational amplifier is connected to the non-inverting input of the second 2 operational amplifier through a second 5 resistor non-inverting the input of the second 2 operational amplifier is connected to the first output of the first 4 resistor, the second output of which is connected to a common bus, between the output and the inverting input of the second 2 operational effort When the third 13 resistor is turned on, the output of the second 2 operational amplifier is connected to the first output of the fourth 11 resistor, the second output of which is connected to the non-inverting input of the third 3 operational amplifier and the first output of the second 15 variable resistor, the second output of the second 15 variable resistor is connected to the input 16 of the filter, the first conclusions of the sixth 8 and seventh 9 resistors are connected to the first output of the second 10 capacitor, and their second conclusions to the first and second conclusions of the first 6 capacitor, respectively, the second output of the second about 10 capacitors are connected to the common bus, the first conclusions of the first 14 variable resistor and the fifth 7 resistor are connected to the non-inverting input of the first 1 operational amplifier, and the second output of the fifth 7 resistor is connected to the output of the first 1 operational amplifier, the second output of the first 14 variable resistor is connected to the output and the inverting input of the third 3 operational amplifier, the non-inverting input of the second 2 operational amplifier and the output of the third 3 operational amplifier are connected through an eighth 12 resistor, the output of the second 2 operational About the amplifier is connected to the output 17 of the filter.

При этом полосовой активный RC-фильтр имеет передаточную функцию второго порядка видаIn this case, the band-pass active RC filter has a second-order transfer function of the form

Figure 00000004
Figure 00000004

где R=(R1÷R8); С=С1=С2;where R = (R 1 ÷ R 8 ); C = C 1 = C 2 ;

Figure 00000005
- резонансная частота;
Figure 00000005
- resonant frequency;

Figure 00000006
- полюсная добротность;
Figure 00000006
- pole quality factor;

β=R9/R - коэффициент перестройки передачи фильтра;β = R 9 / R is the filter transmission tuning factor;

α=R10/R - коэффициент перестройки полюсной добротности;α = R 10 / R is the coefficient of adjustment of the pole Q factor;

Коэффициент передачи полосового фильтра на резонансной частоте ω0 Transmission coefficient of a band-pass filter at a resonant frequency ω 0

Figure 00000007
Figure 00000007

Из выражения следует, что при значении параметра β=0,5 коэффициент передачи фильтра на резонансной частоте равен

Figure 00000008
и не зависит от коэффициента перестройки полюсной добротности α.From the expression it follows that with the value of the parameter β = 0.5, the transmission coefficient of the filter at the resonant frequency is
Figure 00000008
and does not depend on the coefficient of adjustment of the pole Q factor α.

Полосовой активный RC-фильтр работает следующим образом. Фильтр состоит из корректирующего активного RC-фильтра, дифференциального второго 2 усилителя, повторителя напряжения на основе третьего 3 операционного усилителя и входного делителя напряжения, собранного из второго 15 переменного резистора и четвертого 11 резистора. Корректирующий активный RC-фильтр собран на основе операционного первого 1 усилителя, в отрицательную обратную связь которого включен Т-образный RC-мост, состоящий из шестого 8, седьмого 9 резисторов и из первого 6 и второго 10 конденсаторов; в положительную обратную связь усилителя включен делитель напряжения, состоящий из пятого 7 резистора и первого 14 переменного резистора. Корректирующий активный RC-фильтр обеспечивает фильтрующие свойства полосового активного RC-фильтра и имеет передаточную функцию биквадратного типа при условии выбора одинаковых сопротивлений шестого 8 и седьмого 9 резисторов и выбора одинаковых емкостей первого 6 и второго 10 конденсаторовThe active bandpass RC filter operates as follows. The filter consists of a corrective active RC filter, a differential second 2 amplifier, a voltage follower based on a third 3 operational amplifier and an input voltage divider assembled from a second 15 variable resistor and a fourth 11 resistor. Corrective active RC filter is assembled on the basis of the operational first 1 amplifier, the negative feedback of which includes a T-shaped RC bridge, consisting of the sixth 8th, seventh 9 resistors and the first 6 and second 10 capacitors; A positive voltage divider is included in the positive feedback of the amplifier, consisting of a fifth 7 resistor and a first 14 variable resistor. Corrective active RC-filter provides filtering properties of a band-pass active RC-filter and has a transfer function of a biquad type, provided that the same resistances of the sixth 8 and seventh 9 resistors are selected and the same capacities of the first 6 and second 10 capacitors are selected

Figure 00000009
Figure 00000009

где Qn=0.333 - добротность комплексных нулей;where Q n = 0.333 is the quality factor of complex zeros;

Qp=1/(2-β) - добротность комплексных полюсов корректирующего активного RC-фильтра;Q p = 1 / (2-β) is the quality factor of the complex poles of the corrective active RC filter;

Изменение сопротивления первого 14 переменного резистора обеспечивает регулирование добротности комплексных полюсов Qp корректирующего активного RC-фильтра.Changing the resistance of the first 14 variable resistor provides the Q factor of the complex poles Q p of the correction active RC filter.

Дифференциальный усилитель содержит второй 2 операционный усилитель, к неинвертирующему входу которого включен делитель напряжения, состоящий из второго 5 и первого 4 резисторов. В отрицательную обратную цепь второго 2 операционного усилителя, подключен третий 13 резистор, к его неивертирующему входу-восьмой 12 резистор. При одинаковых сопротивлениях первого 4, второго 5, восьмого 12 и третьего 13 резисторов коэффициент передачи по неинвертирующему входу равен плюс 1, а по инвертирующему - минус 1, что обеспечивает на выходе второго 2 операционного усилителя алгебраическое сложение напряжений от корректирующего активного RC-фильтра и с выхода третьего 3 операционного усилителя.The differential amplifier contains a second 2 operational amplifier, to the non-inverting input of which a voltage divider is included, consisting of a second 5 and a first 4 resistors. In the negative return circuit of the second 2 operational amplifier, a third 13 resistor is connected, to its non-inverting input is an eighth 12 resistor. With the same resistances of the first 4, second 5, eighth 12, and third 13 resistors, the transmission coefficient for the non-inverting input is plus 1, and for the inverting input it is minus 1, which ensures the algebraic addition of voltages from the corrective active RC filter at the output of the second 2 operational amplifiers and s output of the third 3 operational amplifier.

На неивертирующий вход третьего 3 операционного усилителя подается напряжение со входа 16 полосового фильтра через делитель напряжения состоящего из десятого 15 переменного резистора и четвертого 11 резистора с коэффициентом передачи K1=1/(1+α), а также с выхода 17 полосового фильтра через упомянутый делитель напряжения с коэффициентом передачи K2=α/(1+α).The non-inverting input of the third 3 operational amplifier is supplied with voltage from the input 16 of the bandpass filter through a voltage divider consisting of a tenth 15 variable resistor and a fourth 11 resistor with a transmission coefficient K 1 = 1 / (1 + α), as well as from the output 17 of the bandpass filter through the aforementioned voltage divider with transmission coefficient K 2 = α / (1 + α).

Изменение добротности полосового фильтра при неизменном коэффициенте передачи равном единице на резонансной частоте при коэффициенте β=0,5 осуществляется с помощью второго 15 переменного резистора. При увеличении сопротивления второго 15 переменного резистора коэффициент α увеличивается, что обеспечивает увеличение добротности полосового фильтра.The change in the quality factor of a band-pass filter with a constant transmission coefficient equal to unity at the resonant frequency with a coefficient β = 0.5 is carried out using a second 15 variable resistor. With increasing resistance of the second 15 variable resistor, the coefficient α increases, which ensures an increase in the quality factor of the band-pass filter.

Регулирование коэффициента передачи полосового фильтра на резонансной частоте производится с помощью первого 14 переменного резистора, который определяет глубину положительной обратной связи первого 1 операционного усилителя. При увеличении сопротивления первого 14 переменного резистора коэффициент передачи β в цепи положительной обратной связи операционного усилителя увеличивается, что обеспечивает увеличение коэффициента передачи полосового фильтра.The transmission coefficient of the bandpass filter at the resonant frequency is adjusted using the first 14 variable resistor, which determines the depth of the positive feedback of the first 1 operational amplifier. With increasing resistance of the first 14 variable resistor, the transmission coefficient β in the positive feedback circuit of the operational amplifier increases, which ensures an increase in the transmission coefficient of the band-pass filter.

На фиг. 2 представлены амплитудно-частотные характеристики предлагаемого полосового активного. RC-фильтра с регулируемой добротностью при постоянном коэффициенте передаче

Figure 00000010
на резонансной частоте
Figure 00000011
Регулирование добротности в пределах от Qmin=0,74 до Qmax=3,3 осуществлялось (при значении параметра β=0,5) с помощью второго 15 переменного резистора R10, сопротивление которого изменялось в пределах от 20 кОм до 400 кОм.In FIG. 2 shows the amplitude-frequency characteristics of the proposed band active. RC filter with adjustable Q factor at a constant gear ratio
Figure 00000010
at resonant frequency
Figure 00000011
The Q factor in the range from Q min = 0.74 to Q max = 3.3 was carried out (with the value of the parameter β = 0.5) using the second 15 variable resistor R 10 , the resistance of which varied from 20 kOhm to 400 kOhm.

На фиг. 3 представлены амплитудно-частотные характеристики предлагаемого полосового активного RC-фильтра с регулируемым коэффициентом передачи на резонансной частоте

Figure 00000012
Регулирование коэффициента передачи в пределах от
Figure 00000013
до
Figure 00000014
осуществлялось (при значении параметра α=0,5) изменением сопротивления первого 14 переменного резистора R9 в пределах от 20 кОм до 100 кОм.In FIG. 3 shows the amplitude-frequency characteristics of the proposed band-pass active RC filter with an adjustable transmission coefficient at a resonant frequency
Figure 00000012
Gear ratio adjustment from
Figure 00000013
before
Figure 00000014
was carried out (with the value of the parameter α = 0.5) by changing the resistance of the first 14 variable resistor R 9 in the range from 20 kOhm to 100 kOhm.

Предлагаемая схема полосового активного. RC-фильтра дает возможность при достаточно простом элементном исполнении независимо регулировать как добротность фильтра в широких пределах, так и коэффициент передачи фильтра на резонансной частоте, что позволяет обеспечить высокую технологичность и удобство настройки в процессе изготовления фильтра и его эксплуатации. Применение заявленного технического решения возможно в микроэлектронных селективных узлах радиоэлектронных устройств, измерительной и биомедицинской аппаратуре для выделения электрических сигналов в требуемых диапазонах частот и электроакустической аппаратуре (например, электрофоны высших классов и высококачественные звуковоспроизводящие системы, эквалайзерах).The proposed active bandpass scheme. With a fairly simple elemental design, the RC filter makes it possible to independently regulate both the Q factor of the filter over a wide range and the transmission coefficient of the filter at the resonant frequency, which ensures high adaptability and ease of adjustment during the manufacturing process of the filter and its operation. The application of the claimed technical solution is possible in microelectronic selective nodes of electronic devices, measuring and biomedical equipment for separating electrical signals in the required frequency ranges and electro-acoustic equipment (for example, high-class electrophones and high-quality sound reproducing systems, equalizers).

Claims (1)

Полосовой активный RC-фильтр, содержащий два операционных усилителя, пять резисторов и два конденсатора, причем между выходом и инвертирующим входом первого операционного усилителя включен первый конденсатор, выход первого операционного усилителя соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя через второй резистор, неинвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с первым выводом первого резистора, между выходом и инвертирующим входом второго операционного усилителя включен третий резистор, выход второго операционного усилителя соединен с первым выводом четвертого резистора и выходом фильтра, отличающийся тем, что дополнительно введены третий операционный усилитель, три резистора и два переменных резистора, первые выводы шестого и седьмого резисторов подключены к первому выводу второго конденсатора, а их вторые выводы - к первому и второму выводам первого конденсатора соответственно, вторые выводы первого резистора и второго конденсатора подключены к общей шине, первые выводы первого переменного резистора и пятого резистора подключены к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, а второй вывод пятого резистора - к выходу первого операционного усилителя, второй вывод первого переменного резистора подключен к выходу и инвертирующему входу третьего операционного усилителя, инвертирующий вход второго операционного усилителя и выход третьего операционного усилителя соединены через восьмой резистор, первый вывод второго переменного резистора и второй вывод четвертого резистора подключены к неинвертирующему входу третьего операционного усилителя, второй вывод второго переменного резистора соединен со входом фильтра.A band-pass active RC filter containing two operational amplifiers, five resistors and two capacitors, the first capacitor being connected between the output and the inverting input of the first operational amplifier, the output of the first operational amplifier being connected to the non-inverting input of the second operational amplifier through a second resistor, the non-inverting input of the second operational amplifier connected to the first output of the first resistor, between the output and the inverting input of the second operational amplifier, the third resistor is turned on, the output to A different operational amplifier is connected to the first output of the fourth resistor and the output of the filter, characterized in that a third operational amplifier, three resistors and two variable resistors are additionally introduced, the first outputs of the sixth and seventh resistors are connected to the first output of the second capacitor, and their second conclusions to the first and the second terminals of the first capacitor, respectively, the second terminals of the first resistor and the second capacitor are connected to a common bus, the first terminals of the first variable resistor and the fifth resistor are are connected to the non-inverting input of the first operational amplifier, and the second output of the fifth resistor is connected to the output of the first operational amplifier, the second output of the first variable resistor is connected to the output and inverting input of the third operational amplifier, the inverting input of the second operational amplifier and the output of the third operational amplifier are connected through the eighth resistor, the first terminal of the second variable resistor and the second terminal of the fourth resistor are connected to the non-inverting input of the third operational amplifier I, the second output of the second variable resistor is connected to the input of the filter.
RU2017142675U 2017-12-06 2017-12-06 BAND ACTIVE RC FILTER RU179091U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142675U RU179091U1 (en) 2017-12-06 2017-12-06 BAND ACTIVE RC FILTER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142675U RU179091U1 (en) 2017-12-06 2017-12-06 BAND ACTIVE RC FILTER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU179091U1 true RU179091U1 (en) 2018-04-26

Family

ID=62043722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017142675U RU179091U1 (en) 2017-12-06 2017-12-06 BAND ACTIVE RC FILTER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU179091U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1385260A1 (en) * 1986-11-27 1988-03-30 Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Active bandpass rc-filter
SU1688387A1 (en) * 1989-01-04 1991-10-30 Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова Active rc-filter
US7075364B2 (en) * 2004-08-17 2006-07-11 Qualcomm Incorporated Active-RC filter with compensation to reduce Q enhancement
RU149838U1 (en) * 2014-07-22 2015-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" TUNABLE ACTIVE RC FILTER

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1385260A1 (en) * 1986-11-27 1988-03-30 Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Active bandpass rc-filter
SU1688387A1 (en) * 1989-01-04 1991-10-30 Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова Active rc-filter
US7075364B2 (en) * 2004-08-17 2006-07-11 Qualcomm Incorporated Active-RC filter with compensation to reduce Q enhancement
RU149838U1 (en) * 2014-07-22 2015-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" TUNABLE ACTIVE RC FILTER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2704530C1 (en) Broadband band-pass filter with independent adjustment of pole frequency, pole attenuation and transmission coefficient
RU2701095C1 (en) Low-sensitivity bandpass filter with independent adjustment of main parameters
RU180799U1 (en) DIRECT FILTER
RU149838U1 (en) TUNABLE ACTIVE RC FILTER
RU128043U1 (en) ACTIVE LOW FILTER RC FILTER
EP1260022A1 (en) Band pass filter from two notch filters
RU179091U1 (en) BAND ACTIVE RC FILTER
RU2656728C1 (en) Arc-filter of bottom frequencies with an independent setting of main parameters
RU135206U1 (en) ACTIVE TOP FILTER RC FILTER
RU2694135C1 (en) High-frequency arc-filter with independent adjustment of main parameters
RU2697944C1 (en) Band-pass filter of the second order with independent adjustment of main parameters
RU199745U1 (en) Tunable notch active RC filter
US8659363B2 (en) OTA-based current-mode filter and oscillator
RU2694134C1 (en) Band pass arc-filter on two operational amplifiers with increase in pole frequency and independent adjustment of main parameters
RU168065U1 (en) TUNABLE ACTIVE AMPLITUDE RC-CORRECTOR
US4012704A (en) Active amplitude equalizers
RU2701038C1 (en) Band-pass filter on two operational amplifiers with independent adjustment of main parameters
CA1077146A (en) Active networks having biquadratic transfer functions
RU156095U1 (en) BAND ROTARY FILTER
RU165602U1 (en) ACTIVE RC PHASE CIRCUIT
RU59911U1 (en) ADJUSTABLE ACTIVE RECTOR FILTER
RU2721404C1 (en) Active rc-filter with independent adjustment of main parameters
RU2530703C1 (en) Low-frequency filter
RU188003U1 (en) TUNABLE ACTIVE RC FILTER
RU2718709C1 (en) Band-pass filter with independent adjustment of main parameters