RU180799U1 - DIRECT FILTER - Google Patents

DIRECT FILTER Download PDF

Info

Publication number
RU180799U1
RU180799U1 RU2018103015U RU2018103015U RU180799U1 RU 180799 U1 RU180799 U1 RU 180799U1 RU 2018103015 U RU2018103015 U RU 2018103015U RU 2018103015 U RU2018103015 U RU 2018103015U RU 180799 U1 RU180799 U1 RU 180799U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
resistor
inverting input
terminal
filter
Prior art date
Application number
RU2018103015U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Всеволод Алексеевич Симон
Дмитрий Константинович Кострин
Елена Алексеевна Сенотрусова
Владимир Александрович Герасимов
Лев Михайлович Селиванов
Андрей Александрович Ухов
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 RU2018103015U priority Critical patent/RU180799U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU180799U1 publication Critical patent/RU180799U1/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

Abstract

Полезная модель режекторного фильтра относится к электронике, электроакустике, радиотехнике и предназначена для устранения одночастотных помех в различном радиоэлектронном оборудовании, в том числе медицинского назначения.Технический результат заявляемой полезной модели заключается в возможности изменения коэффициента передачи фильтра, в наличии отдельных выходов для отфильтрованного сигнала и для полосы частот, которая была «вырезана» из исходного сигнала, а также в повышении глубины подавления на резонансной частоте фильтра.Для достижения указанного технического результата в заявляемой полезной модели, содержащей первый, второй, третий и четвертый операционные усилители (ОУ), десять резисторов, два конденсатора, один потенциометр, дополнительно введены дифференциальный усилитель и инструментальный усилитель, при этом второй вывод седьмого резистора подключен к выходу третьего ОУ, первый вывод седьмого резистора подключен к инвертирующему входу третьего ОУ, второй вывод восьмого резистора подключен к общей шине фильтра, второй вывод девятого резистора подключен к неинвертирующему входу третьего ОУ, неинвертирующий вход дифференциального усилителя и неинвертирующий вход инструментального усилителя подключены к входу фильтра, к первому выводу первого резистора и к первому выводу первого конденсатора, инвертирующий вход дифференциального усилителя подключен к выходу второго ОУ и ко второму выводу четвертого резистора, выход дифференциального усилителя подключен к инвертирующему входу инструментального усилителя, выход инструментального усилителя подключен к неинвертирующему входу третьего ОУ и к первому выводу девятого резистора.A useful model of a notch filter relates to electronics, electroacoustics, radio engineering and is designed to eliminate single-frequency interference in various electronic equipment, including medical devices. The technical result of the claimed utility model consists in the possibility of changing the transmission coefficient of the filter, in the presence of separate outputs for the filtered signal and for the frequency band that was “cut” from the original signal, as well as in increasing the depth of suppression at the resonant frequency of the filter. achieve the specified technical result in the claimed utility model, containing the first, second, third and fourth operational amplifiers (op amps), ten resistors, two capacitors, one potentiometer, an additional differential amplifier and instrumental amplifier are introduced, while the second output of the seventh resistor is connected to the output of the third OA, the first terminal of the seventh resistor is connected to the inverting input of the third OA, the second terminal of the eighth resistor is connected to the common filter bus, the second terminal of the ninth resistor is connected is accessible to the non-inverting input of the third op-amp, the non-inverting input of the differential amplifier and the non-inverting input of the instrument amplifier are connected to the input of the filter, to the first output of the first resistor and to the first output of the first capacitor, the inverting input of the differential amplifier is connected to the output of the second op-amp and to the second output of the fourth resistor, the output the differential amplifier is connected to the inverting input of the instrument amplifier, the output of the instrument amplifier is connected to the non-inverting input t etego Shelter and to the first terminal of the ninth resistor.

Description

Заявляемая полезная модель относится к электронике, электроакустике, радиотехнике и предназначена для устранения одночастотных помех в различном радиоэлектронном оборудовании, в том числе медицинского назначения.The inventive utility model relates to electronics, electro-acoustics, radio engineering and is intended to eliminate single-frequency interference in various electronic equipment, including for medical purposes.

Режекторные фильтры имеют максимум подавления на резонансной частоте, ослабляя в некоторой степени и частоты в «окрестности» резонанса. В настоящее время разработано и описано множество схем режекторных фильтров, однако далеко не все из них позволяют регулировать свою резонансную частоту одним резистором независимо от добротности и коэффициента усиления.Notch filters have a maximum suppression at the resonant frequency, attenuating to some extent the frequencies in the "vicinity" of the resonance. Currently, many schemes of notch filters have been developed and described, but not all of them allow you to adjust their resonant frequency with a single resistor, regardless of the quality factor and gain.

Известна схема режекторного фильтра с двумя Т-образными мостами [Analog Filters / Basic Linear Design. Zumbahlen H., ed. // Analog Devices, 2007, p. 8.81, ISBN-0-916550-28-1]. Данная схема содержит два операционных усилителя (ОУ), пять резисторов и три конденсатора. Входом фильтра является первый вывод первого резистора, который подключен к первому выводу первого конденсатора. Второй вывод первого резистора и первый вывод второго резистора подключен к первому выводу третьего конденсатора. Второй вывод первого конденсатора подключен ко второму выводу третьего резистора и первому выводу второго конденсатора. Второй вывод второго конденсатора и второй вывод второго резистора подключен к неинвертирующему входу первого ОУ. Первый вывод третьего резистора и второй вывод третьего конденсатора подключен к выходу второго ОУ. Первый вывод четвертого резистора подключен к выходу первого ОУ. Выход первого ОУ является выходом фильтра. Второй вывод четвертого резистора и первый вывод пятого резистора подключен к неинвертирующему входу второго ОУ. Второй вывод пятого резистора подключен к общей шине. Выход первого ОУ соединен с инвертирующим входом первого ОУ. Выход второго ОУ соединен с инвертирующим входом второго ОУ.A known notch filter with two T-bridges [Analog Filters / Basic Linear Design. Zumbahlen H., ed. // Analog Devices, 2007, p. 8.81, ISBN-0-916550-28-1]. This circuit contains two operational amplifiers (op amps), five resistors and three capacitors. The input of the filter is the first terminal of the first resistor, which is connected to the first terminal of the first capacitor. The second terminal of the first resistor and the first terminal of the second resistor are connected to the first terminal of the third capacitor. The second terminal of the first capacitor is connected to the second terminal of the third resistor and the first terminal of the second capacitor. The second terminal of the second capacitor and the second terminal of the second resistor are connected to the non-inverting input of the first op-amp. The first terminal of the third resistor and the second terminal of the third capacitor is connected to the output of the second op-amp. The first output of the fourth resistor is connected to the output of the first op-amp. The output of the first op-amp is the output of the filter. The second terminal of the fourth resistor and the first terminal of the fifth resistor are connected to the non-inverting input of the second op-amp. The second terminal of the fifth resistor is connected to a common bus. The output of the first op-amp is connected to the inverting input of the first op-amp. The output of the second op-amp is connected to the inverting input of the second op-amp.

Недостатком технического решения режекторного фильтра с двумя Т-образными мостами является сложность регулировки частоты режекции: необходимо одновременно изменять сопротивления трех резисторов.The disadvantage of the technical solution of the notch filter with two T-shaped bridges is the difficulty of adjusting the notch frequency: it is necessary to simultaneously change the resistance of three resistors.

Известна схема режектороного фильтра с двумя цепями обратной связи, отличающаяся низкой чувствительностью к «точности» номиналов пассивных компонентов [Active Filter Has Stable Notch and Response Can be Regulated / J.R. Bainter // Electronics October 2, 1975, Р. 115-117]. Данная схема содержит один инвертирующий усилитель, один неинвертирующий усилитель, один ОУ, четыре резистора и два конденсатора. Входом фильтра является вход инвертирующего усилителя, подключенный к первому выводу второго конденсатора. Первый вывод первого резистора подключен к выходу инвертирующего усилителя. Первый вывод второго резистора соединен со вторым выводом первого резистора, первым выводом первого конденсатора и инвертирующим входом ОУ. Неинвертирующий вход ОУ подключен к общей шине. Второй вывод второго резистора подключен к выходу неинвертирующего усилителя. Первый вывод третьего резистора подключен ко второму выводу первого конденсатора, а также к выходу ОУ. Второй вывод третьего резистора подключен к входу неинвертирующего усилителя, ко второму выводу второго конденсатора и к первому выводу четвертого резистора. Второй вывод четвертого резистора подключен к общей шине. Выход неинвертирующего усилителя является выходом фильтра.A known notch filter circuit with two feedback circuits, characterized by low sensitivity to "accuracy" of the ratings of passive components [Active Filter Has Stable Notch and Response Can be Regulated / J.R. Bainter // Electronics October 2, 1975, R. 115-117]. This circuit contains one inverting amplifier, one non-inverting amplifier, one op-amp, four resistors and two capacitors. The input of the filter is the input of an inverting amplifier connected to the first output of the second capacitor. The first output of the first resistor is connected to the output of the inverting amplifier. The first terminal of the second resistor is connected to the second terminal of the first resistor, the first terminal of the first capacitor and the inverting input of the op-amp. The non-inverting input of the op-amp is connected to a common bus. The second output of the second resistor is connected to the output of a non-inverting amplifier. The first output of the third resistor is connected to the second output of the first capacitor, as well as to the output of the op-amp. The second terminal of the third resistor is connected to the input of a non-inverting amplifier, to the second terminal of the second capacitor and to the first terminal of the fourth resistor. The second terminal of the fourth resistor is connected to a common bus. The output of a non-inverting amplifier is the output of the filter.

Недостатком технического решения режекторного фильтра с двумя цепями обратной связи является невозможность перестройки центральной частоты без изменения добротности и коэффициента усиления фильтра.The disadvantage of the technical solution of the notch filter with two feedback circuits is the impossibility of tuning the center frequency without changing the quality factor and gain of the filter.

Известна схема перестраиваемого активного RC-фильтра, предоставляющая возможность независимой друг от друга регулировки трех параметров: резонансной частоты, добротности и коэффициента усиления [Патент на полезную модель RU 149838U1, заявка №2014130481/08, 22.07.2014]. Перестраиваемый активный RC-фильтр содержит четыре ОУ, восемь резисторов, один потенциометр и два конденсатора. Сопротивления третьего и пятого резистора можно регулировать. Входом фильтра является первый вывод третьего резистора. Первый вывод первого резистора подключен к выходу первого ОУ и ко второму выводу потенциометра. Второй вывод первого резистора и первый вывод первого конденсатора подключен к инвертирующему входу второго ОУ. Второй вывод первого конденсатора подключен к выходу второго ОУ, к первому выводу второго резистора, ко второму выводу шестого резистора и к первому выводу седьмого резистора. Второй вывод второго резистора подключен к первому выводу второго конденсатора и к инвертирующему входу третьего ОУ. Второй вывод второго конденсатора подключен к первому выводу потенциометра и к выходу третьего ОУ. Первый вывод третьего резистора подключен ко второму выводу пятого резистора, а также к неинвертирующим входам второго, третьего и четвертого ОУ. Второй вывод третьего резистора подключен к отводящему контакту потенциометра и к инвертирующему входу первого ОУ. Второй вывод четвертого резистора подключен к «земле» схемы, а его первый вывод - к неинвертирующему входу первого ОУ, к первому выводу пятого резистора и к первому выводу шестого резистора. Второй вывод седьмого резистора подключен к первому выводу восьмого резистора и к инвертирующему входу четвертого ОУ. Второй вывод восьмого резистора подключен к выходу четвертого ОУ. Выходом фильтра является выход четвертого ОУ.There is a known scheme of a tunable active RC filter, which makes it possible to independently adjust three parameters: resonant frequency, Q-factor and gain [Utility Model Patent RU 149838U1, Application No. 20114130481/08, 07.22.2014]. A tunable active RC filter contains four opamps, eight resistors, one potentiometer and two capacitors. The resistances of the third and fifth resistors can be adjusted. The input of the filter is the first output of the third resistor. The first output of the first resistor is connected to the output of the first op-amp and to the second output of the potentiometer. The second terminal of the first resistor and the first terminal of the first capacitor are connected to the inverting input of the second op-amp. The second terminal of the first capacitor is connected to the output of the second op-amp, to the first terminal of the second resistor, to the second terminal of the sixth resistor and to the first terminal of the seventh resistor. The second output of the second resistor is connected to the first output of the second capacitor and to the inverting input of the third op-amp. The second output of the second capacitor is connected to the first output of the potentiometer and to the output of the third op-amp. The first terminal of the third resistor is connected to the second terminal of the fifth resistor, as well as to the non-inverting inputs of the second, third, and fourth op-amps. The second output of the third resistor is connected to the outlet contact of the potentiometer and to the inverting input of the first op-amp. The second terminal of the fourth resistor is connected to the ground of the circuit, and its first terminal is to the non-inverting input of the first op-amp, to the first terminal of the fifth resistor and to the first terminal of the sixth resistor. The second terminal of the seventh resistor is connected to the first terminal of the eighth resistor and to the inverting input of the fourth op-amp. The second output of the eighth resistor is connected to the output of the fourth op-amp. The output of the filter is the output of the fourth op-amp.

Недостатком технического решения перестраиваемого активного RC-фильтра является отсутствие информации о зависимости глубины режекции на резонансной частоте фильтра от величин допустимого отклонения от номинала пассивных компонентов схемы (резисторов и конденсаторов).The disadvantage of the technical solution of the tunable active RC filter is the lack of information on the dependence of the depth of notch at the resonant frequency of the filter on the values of the permissible deviation from the nominal value of the passive components of the circuit (resistors and capacitors).

Наиболее близким по технической сущности прототипом режекторного фильтра является режекторный фильтр с настраиваемыми параметрами [Режекторный фильтр с настраиваемыми параметрами / В.А. Симон, В.А. Герасимов, Д.К. Кострин [и др.] // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2017. №5. С. 3-9]. Данный фильтр (фиг. 1) содержит четыре ОУ, десять резисторов (5, 6, 7, 8, 12, 13, 14, 15, 16, 17), один потенциометр 11 и два конденсатора 9, 10. Входом фильтра является первый вывод первого резистора, подключенный к первому выводу первого конденсатора и второму выводу восьмого резистора. Второй вывод первого резистора подключен к первому выводу второго резистора и к инвертирующему входу первого ОУ. Второй вывод второго резистора, первый вывод третьего резистора и первый вывод второго конденсатора подключен к выходу первого ОУ. Второй вывод третьего резистора и первый вывод четвертого резистора подключен к инвертирующему входу второго ОУ. Первый вывод пятого резистора подключен ко второму выводу потенциометра и одновременно к отводу потенциометра. Первый вывод потенциометра и второй вывод первого конденсатора подключен к неинвертирующему входу первого ОУ. Второй вывод пятого резистора, второй вывод шестого резистора и инвертирующий вход четвертого ОУ подключен к выходу четвертого ОУ. Первый вывод шестого резистора и второй вывод второго конденсатора подключен к неинвертирующему входу второго ОУ. Второй вывод четвертого резистора и первый вывод седьмого резистора подключен к выходу второго ОУ. Второй вывод седьмого резистора и первый вывод восьмого резистора подключен к неинвертирующему входу третьего ОУ. Первый вывод девятого резистора и инвертирующий вход третьего ОУ подключен к выходу третьего ОУ. Второй вывод девятого резистора и первый вывод десятого резистора подключен к неинвертирующему входу четвертого ОУ. Второй вывод десятого резистора подключен к общей шине. Выход третьего ОУ является выходом фильтра.The prototype of the notch filter closest in technical essence is a notch filter with customizable parameters [Notch filter with customizable parameters / V.A. Simon, V.A. Gerasimov, D.K. Kostrin [et al.] // News of St. Petersburg Electrotechnical University "LETI". 2017. No5. S. 3-9]. This filter (Fig. 1) contains four op-amps, ten resistors (5, 6, 7, 8, 12, 13, 14, 15, 16, 17), one potentiometer 11, and two capacitors 9, 10. The input of the filter is the first output the first resistor connected to the first terminal of the first capacitor and the second terminal of the eighth resistor. The second terminal of the first resistor is connected to the first terminal of the second resistor and to the inverting input of the first op-amp. The second terminal of the second resistor, the first terminal of the third resistor and the first terminal of the second capacitor are connected to the output of the first op-amp. The second terminal of the third resistor and the first terminal of the fourth resistor is connected to the inverting input of the second op-amp. The first terminal of the fifth resistor is connected to the second terminal of the potentiometer and simultaneously to the tap of the potentiometer. The first output of the potentiometer and the second output of the first capacitor is connected to the non-inverting input of the first op-amp. The second terminal of the fifth resistor, the second terminal of the sixth resistor and the inverting input of the fourth op-amp is connected to the output of the fourth op-amp. The first terminal of the sixth resistor and the second terminal of the second capacitor are connected to the non-inverting input of the second op-amp. The second terminal of the fourth resistor and the first terminal of the seventh resistor are connected to the output of the second op-amp. The second terminal of the seventh resistor and the first terminal of the eighth resistor is connected to the non-inverting input of the third op-amp. The first output of the ninth resistor and the inverting input of the third op-amp is connected to the output of the third op-amp. The second terminal of the ninth resistor and the first terminal of the tenth resistor is connected to the non-inverting input of the fourth op-amp. The second terminal of the tenth resistor is connected to a common bus. The output of the third op-amp is the output of the filter.

Недостатком технического решения режекторного фильтра с настраиваемыми параметрами является невозможность регулировки коэффициента передачи фильтра, отсутствие узла схемы, в котором возможна регистрация удаленных из сигнала гармоник, а также наличие зависимости глубины подавления на резонансной частоте фильтра от точности подгонки сопротивлений резисторов 14 и 15 друг к другу.The disadvantage of the technical solution of the notch filter with adjustable parameters is the impossibility of adjusting the transmission coefficient of the filter, the absence of a circuit node in which it is possible to register harmonics removed from the signal, and also the dependence of the suppression depth at the resonant frequency of the filter on the accuracy of fitting the resistances of resistors 14 and 15 to each other.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение функциональных возможностей фильтра, позволяющих получить технический результат, заключающийся в возможности изменения коэффициента передачи фильтра, в наличии отдельных выходов для отфильтрованного сигнала и для полосы частот, которая была «вырезана» из исходного сигнала, а также в повышении глубины подавления на резонансной частоте фильтра.The task to which the claimed utility model is directed is to expand the filter’s functionality, which allows to obtain a technical result consisting in the possibility of changing the filter transmission coefficient, in the presence of separate outputs for the filtered signal and for the frequency band that was “cut” from the original signal, as well as increasing the depth of suppression at the resonant frequency of the filter.

Для достижения указанного технического результата в заявляемой полезной модели, содержащей первый, второй, третий и четвертый операционные усилители (ОУ), десять резисторов, два конденсатора, один потенциометр, вход фильтра соединен с первым выводом первого резистора, который соединен с первым выводом первого конденсатора, второй вывод первого резистора соединен с первым выводом второго резистора и с инвертирующим входом первого ОУ, второй вывод второго резистора соединен с первым выводом третьего резистора, с первым выводом второго конденсатора и с выходом первого ОУ, второй вывод третьего резистора соединен с первым выводом четвертого резистора, а также с инвертирующим входом второго ОУ, второй вывод четвертого резистора соединен с выходом второго ОУ, первый вывод пятого резистора подключен к первому выводу потенциометра и к отводу потенциометра, второй вывод потенциометра подключен ко второму выводу первого конденсатора и к неинвертирующему входу первого ОУ, первый вывод шестого резистора подключен ко второму выводу второго конденсатора и к неинвертирующему входу второго ОУ, второй вывод пятого резистора подключен ко второму выводу шестого резистора, а также к выходу четвертого ОУ, соединенному с инвертирующим входом четвертого ОУ, первый вывод седьмого резистора подключен к первому выводу восьмого резистора, первый вывод девятого резистора подключен к первому выводу десятого резистора, а также к неинвертирующему входу четвертого ОУ, второй вывод десятого резистора подключен к общей шине фильтра, выход третьего ОУ является I выходом фильтра, дополнительно введены дифференциальный усилитель и инструментальный усилитель, при этом второй вывод седьмого резистора подключен к выходу третьего ОУ, первый вывод седьмого резистора подключен к инвертирующему входу третьего ОУ, второй вывод восьмого резистора подключен к общей шине фильтра, второй вывод девятого резистора подключен к неинвертирующему входу третьего ОУ, неинвертирующий вход дифференциального усилителя и неинвертирующий вход инструментального усилителя подключены к входу фильтра, к первому выводу первого резистора и к первому выводу первого конденсатора, инвертирующий вход дифференциального усилителя подключен к выходу второго ОУ и ко второму выводу четвертого резистора, выход дифференциального усилителя подключен к инвертирующему входу инструментального усилителя, выход инструментального усилителя подключен к неинвертирующему входу третьего ОУ и к первому выводу девятого резистора, а выход дифференциального усилителя является II выходом фильтра.To achieve the specified technical result in the claimed utility model, containing the first, second, third and fourth operational amplifiers (op amps), ten resistors, two capacitors, one potentiometer, the filter input is connected to the first output of the first resistor, which is connected to the first output of the first capacitor, the second terminal of the first resistor is connected to the first terminal of the second resistor and with the inverting input of the first op-amp, the second terminal of the second resistor is connected to the first terminal of the third resistor, with the first terminal of the second sensor and with the output of the first op-amp, the second output of the third resistor is connected to the first output of the fourth op-amp, as well as with the inverting input of the second op-amp, the second output of the fourth resistor is connected to the output of the second op-amp, the first output of the fifth resistor is connected to the first output of the potentiometer and to the tap of the potentiometer, the second terminal of the potentiometer is connected to the second terminal of the first capacitor and to the non-inverting input of the first op-amp, the first terminal of the sixth resistor is connected to the second terminal of the second capacitor and to the non-inverting input at the second op-amp, the second output of the fifth resistor is connected to the second output of the sixth resistor, as well as to the output of the fourth op-amp connected to the inverting input of the fourth op-amp, the first output of the seventh resistor is connected to the first output of the eighth resistor, the first output of the ninth resistor is connected to the first output of the tenth resistor and also to the non-inverting input of the fourth op-amp, the second output of the tenth resistor is connected to the common filter bus, the output of the third op-amp is the I output of the filter, an additional differential amplifier and instrumental amplifier, while the second output of the seventh resistor is connected to the output of the third op-amp, the first output of the seventh resistor is connected to the inverting input of the third op-amp, the second output of the eighth resistor is connected to the common filter bus, the second output of the ninth resistor is connected to the non-inverting input of the third op-amp, the non-inverting differential input the amplifier and the non-inverting input of the instrument amplifier are connected to the input of the filter, to the first output of the first resistor and to the first output of the first capacitor, inverting the differential amplifier input is connected to the output of the second op-amp and to the second output of the fourth resistor, the differential amplifier output is connected to the inverting input of the instrument amplifier, the output of the instrument amplifier is connected to the non-inverting input of the third op-amp and to the first output of the ninth resistor, and the output of the differential amplifier is II filter output .

Возможность достижения указанного технического результата обусловлена следующими факторами: во-первых, наличием третьего ОУ, являющегося оконечным неинвертирующим усилителем, а также седьмого и восьмого резисторов, отношение сопротивлений которых определяет коэффициент усиления фильтра (Кy); во-вторых, использованием дифференциального усилителя и инструментального усилителя с коэффициентом подавления синфазной помехи не менее 104, что позволяет увеличить глубину подавления на резонансной частоте режекторного фильтра.The ability to achieve the specified technical result is due to the following factors: firstly, the presence of a third op-amp, which is a terminal non-inverting amplifier, as well as the seventh and eighth resistors, the ratio of the resistances of which determines the filter gain (K y ); secondly, by using a differential amplifier and an instrument amplifier with a common mode rejection ratio of at least 10 4 , which allows increasing the suppression depth at the resonant frequency of the notch filter.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется на следующих фигурах: на фиг. 1 - схема прототипа режекторного фильтра, на фиг. 2 - схема заявляемого режекторного фильтра.The essence of the claimed utility model is illustrated in the following figures: in FIG. 1 is a schematic diagram of a prototype notch filter; FIG. 2 is a diagram of the inventive notch filter.

Заявляемая полезная модель (фиг. 2) содержит первый, второй, третий и четвертый ОУ, десять резисторов, два конденсатора, один потенциометр, входной сигнал подается на первый вывод первого резистора 5, который соединен с первым выводом первого конденсатора 9, второй вывод первого резистора 5 соединен с первым выводом второго резистора бис инвертирующим входом первого ОУ 1, второй вывод второго резистора 6 соединен с первым выводом третьего резистора 7, с первым выводом второго конденсатора 10 и с выходом первого ОУ 1, второй вывод третьего резистора 7 соединен с первым выводом четвертого резистора 8, а также с инвертирующим входом второго ОУ 2, второй вывод четвертого резистора 8 соединен с выходом второго ОУ 2, первый вывод пятого резистора 12 подключен к первому выводу потенциометра 11 и к отводу потенциометра 11, второй вывод потенциометра 11 подключен ко второму выводу первого конденсатора 9 и к неинвертирующему входу первого ОУ 1, первый вывод шестого резистора 13 подключен ко второму выводу второго конденсатора 10 и к неинвертирующему входу второго ОУ 2, второй вывод пятого резистора 12 подключен ко второму выводу шестого резистора 13, а также к выходу четвертого ОУ 4, соединенному с инвертирующим входом четвертого ОУ 4, первый вывод седьмого резистора 14 подключен к выходу третьего ОУ 3, второй вывод седьмого резистора 14 подключен к первому выводу восьмого резистора 15, а также к инвертирующему входу третьего ОУ 3, второй вывод восьмого резистора 15 подключен к общей шине, первый вывод девятого резистора 16 подключен к неинвертирующему входу третьего ОУ 3, второй вывод девятого резистора 16 подключен к первому выводу десятого резистора 17, а также к неинвертирующему входу четвертого ОУ 4, второй вывод десятого резистора 17 подключен к общей шине, дополнительно введен дифференциальный усилитель 18 и инструментальный усилитель 19, при этом неинвертирующий вход дифференциального усилителя 18 и неинвертирующий вход инструментального усилителя 19 подключены к входу схемы, к первому выводу первого резистора 5 и к первому выводу первого конденсатора 9, инвертирующий вход дифференциального усилителя 18 подключен к выходу второго ОУ 2 и ко второму выводу четвертого резистора 8, выход дифференциального усилителя 18 подключен к инвертирующему входу инструментального усилителя 19, выход инструментального усилителя 19 подключен к неинвертирующему входу третьего ОУ 3 и к первому выводу девятого резистора 16, выходной сигнал фильтра формируется на выходе третьего ОУ 3, выходом I режекторного фильтра является выход третьего ОУ 3, а выходом II является выход дифференциального усилителя.The inventive utility model (Fig. 2) contains the first, second, third and fourth op-amps, ten resistors, two capacitors, one potentiometer, an input signal is supplied to the first output of the first resistor 5, which is connected to the first output of the first capacitor 9, the second output of the first resistor 5 is connected to the first output of the second resistor by an inverting input of the first op-amp 1, the second output of the second resistor 6 is connected to the first output of the third resistor 7, to the first output of the second capacitor 10 and to the output of the first op-amp 1, the second output of the third resistor RA 7 is connected to the first output of the fourth resistor 8, as well as to the inverting input of the second op-amp 2, the second output of the fourth resistor 8 is connected to the output of the second op-amp 2, the first output of the fifth resistor 12 is connected to the first output of the potentiometer 11 and to the tap of the potentiometer 11, the second output potentiometer 11 is connected to the second output of the first capacitor 9 and to the non-inverting input of the first op-amp 1, the first output of the sixth resistor 13 is connected to the second output of the second capacitor 10 and to the non-inverting input of the second op-amp 2, the second output of the fifth resistor 12 connected to the second output of the sixth resistor 13, and also to the output of the fourth op-amp 4 connected to the inverting input of the fourth op-amp 4, the first output of the seventh resistor 14 is connected to the output of the third op-amp 3, the second output of the seventh resistor 14 is connected to the first output of the eighth resistor 15, and also to the inverting input of the third op-amp 3, the second output of the eighth resistor 15 is connected to a common bus, the first output of the ninth resistor 16 is connected to the non-inverting input of the third op-amp 3, the second output of the ninth resistor 16 is connected to the first output of the tenth source 17, as well as to the non-inverting input of the fourth op-amp 4, the second output of the tenth resistor 17 is connected to a common bus, an additional differential amplifier 18 and an instrument amplifier 19 are additionally introduced, while the non-inverting input of the differential amplifier 18 and the non-inverting input of the instrument amplifier 19 are connected to the input of the circuit, to the first output of the first resistor 5 and to the first output of the first capacitor 9, the inverting input of the differential amplifier 18 is connected to the output of the second op-amp 2 and to the second output of the fourth resistor 8, the output of the differential amplifier 18 is connected to the inverting input of the instrument amplifier 19, the output of the instrument amplifier 19 is connected to the non-inverting input of the third op-amp 3 and the first output of the ninth resistor 16, the filter output signal is generated at the output of the third op-amp 3, the output of the notch filter is the output of the third op-amp 3 , and output II is the output of a differential amplifier.

Заявляемый режекторный фильтр работает следующим образом. Входной сигнал поступает на фазовые фильтры, собранные на основе первого и второго ОУ 1 и 2. При этом фаза сигнала изменяется таким образом, что на резонансной частоте режектороного фильтра ƒ0=(2π)-1((R5+RПТЦ)С1R6С2)-1/2, где RПТЦ - сопротивление потенциометра с учетом текущего положения его отводящего контакта, фазовый сдвиг составляет 180°. Дифференциальный усилитель 18 вычитает сигнал с измененной фазой из входного сигнала и уменьшает полученную разность в два раза (коэффициент усиления

Figure 00000001
). Таким образом, на выходе ДУ 18 формируется сигнал, содержащий «вырезанные» гармоники в окрестности резонансной частоты фильтра ƒ0. Затем инструментальный усилитель 19 с единичным Ку вычитает «вырезанные» гармоники из спектра исходного сигнала, осуществляя таким способом фильтрацию. Оконечный неинвертирующий усилитель, содержащий третий ОУ 3, седьмой и восьмой резисторы 14 и 15, увеличивает амплитуду сигнала, прошедшего фильтрацию, в Кy=1+R7/R8 раз. Цепь обратной связи, состоящая из четвертого ОУ 4, девятого и десятого резисторов 16 и 17, предназначена для регулировки ширины полосы подавления Δƒ и добротности Q=ƒ0/Δƒ фильтра путем установки глубины обратной связи d от 0 до 100%: Q=0.5/(1-d)=0.5(1-R10/(R9+R10))-1; Δƒ=ƒ0/Q=2ƒ0(1-R10/(R9+R10)).The inventive notch filter operates as follows. The input signal is fed to phase filters collected on the basis of the first and second op amps 1 and 2. In this case, the signal phase changes so that at the resonant frequency of the notch filter ƒ 0 = (2π) -1 ((R 5 + R PTC ) C 1 R 6 C 2 ) -1/2 , where R PTC is the resistance of the potentiometer, taking into account the current position of its outlet contact, the phase shift is 180 °. Differential amplifier 18 subtracts the signal with the changed phase from the input signal and reduces the resulting difference by half (gain
Figure 00000001
) Thus, at the output of the remote control 18, a signal is formed containing “cut out” harmonics in the vicinity of the resonant frequency of the filter ƒ 0 . Then the instrumental amplifier 19 with a single K y subtracts the “cut out” harmonics from the spectrum of the original signal, filtering in this way. The terminal non-inverting amplifier containing the third op-amp 3, the seventh and eighth resistors 14 and 15, increases the amplitude of the filtered signal by K y = 1 + R 7 / R 8 times. The feedback circuit, consisting of the fourth op-amp 4, the ninth and tenth resistors 16 and 17, is designed to adjust the suppression bandwidth Δƒ and the quality factor Q = ƒ 0 / Δƒ of the filter by setting the feedback depth d from 0 to 100%: Q = 0.5 / (1-d) = 0.5 (1-R 10 / (R 9 + R 10 )) -1 ; Δƒ = ƒ 0 / Q = 2ƒ 0 (1-R 10 / (R 9 + R 10 )).

Регулировка резонансной частоты фильтра осуществляется потенциометром 11. Ширина полосы подавления определяется отношением сопротивлений девятого и десятого резисторов 16 и 17. Для максимизации глубины подавления фильтра необходимо, чтобы первый, второй, третий и четвертый резисторы 5 и 6, 7 и 8 были попарно подогнаны друг к другу; наилучшим решением является использование промышленно изготовленных резистивных сборок, в каждой из которых содержится по два резистора с сопротивлениями, отличающимися не более чем на 0.01%. Первый и второй конденсаторы 9 и 10 должны быть металлопленочными или изготовленными из керамики типа NP0 с допустимым отклонением от номинала не более 1%.The resonance frequency of the filter is adjusted by a potentiometer 11. The suppression bandwidth is determined by the ratio of the resistances of the ninth and tenth resistors 16 and 17. To maximize the depth of suppression of the filter, it is necessary that the first, second, third and fourth resistors 5 and 6, 7 and 8 are paired to each other friend the best solution is to use industrially manufactured resistive assemblies, each of which contains two resistors with resistances differing by no more than 0.01%. The first and second capacitors 9 and 10 must be metal film or made of ceramic type NP0 with an allowable deviation from the nominal no more than 1%.

Заявляемое техническое решение позволяет получать увеличенную по сравнению с прототипом глубину подавления на резонансной частоте фильтра, позволяет задавать требуемый коэффициент передачи фильтра, имеет отдельные выходы для отфильтрованного сигнала и для полосы частот, «вырезанной» из исходного сигнала, сохраняя при этом возможность установки требуемой добротности и регулировки резонансной частоты.The claimed technical solution allows to obtain increased in comparison with the prototype, the depth of suppression at the resonant frequency of the filter, allows you to set the desired filter gain, has separate outputs for the filtered signal and for the frequency band "cut" from the original signal, while maintaining the ability to set the required quality factor and adjust the resonant frequency.

Claims (1)

Режекторный фильтр, содержащий первый, второй, третий и четвертый операционные усилители(ОУ), десять резисторов, два конденсатора, один потенциометр, вход фильтра соединен с первым выводом первого резистора, который соединен с первым выводом первого конденсатора, второй вывод первого резистора соединен с первым выводом второго резистора и с инвертирующим входом первого ОУ, второй вывод второго резистора соединен с первым выводом третьего резистора, с первым выводом второго конденсатора и с выходом первого ОУ, второй вывод третьего резистора соединен с первым выводом четвертого резистора, а также с инвертирующим входом второго ОУ, второй вывод четвертого резистора соединен с выходом второго ОУ, первый вывод пятого резистора подключен к первому выводу потенциометра и к отводу потенциометра, второй вывод потенциометра подключен ко второму выводу первого конденсатора и к неинвертирующему входу первого ОУ, первый вывод шестого резистора подключен ко второму выводу второго конденсатора и к неинвертирующему входу второго ОУ, второй вывод пятого резистора подключен ко второму выводу шестого резистора, а также к выходу четвертого ОУ, соединенному с инвертирующим входом четвертого ОУ, первый вывод седьмого резистора подключен к первому выводу восьмого резистора, первый вывод девятого резистора подключен к первому выводу десятого резистора, а также к неинвертирующему входу четвертого ОУ, второй вывод десятого резистора подключен к общей шине фильтра, выход третьего ОУ является I выходом фильтра, отличающийся тем, что дополнительно введены дифференциальный усилитель и инструментальный усилитель, при этом второй вывод седьмого резистора подключен к выходу третьего ОУ, первый вывод седьмого резистора подключен к инвертирующему входу третьего ОУ, второй вывод восьмого резистора подключен к общей шине фильтра, второй вывод девятого резистора подключен к неинвертирующему входу третьего ОУ, неинвертирующий вход дифференциального усилителя и неинвертирующий вход инструментального усилителя подключены к входу фильтра, к первому выводу первого резистора и к первому выводу первого конденсатора, инвертирующий вход дифференциального усилителя подключен к выходу второго ОУ и ко второму выводу четвертого резистора, выход дифференциального усилителя подключен к инвертирующему входу инструментального усилителя, выход инструментального усилителя подключен к неинвертирующему входу третьего ОУ и к первому выводу девятого резистора, а выход дифференциального усилителя является II выходом фильтра.A notch filter containing the first, second, third and fourth operational amplifiers (op amps), ten resistors, two capacitors, one potentiometer, the filter input is connected to the first output of the first resistor, which is connected to the first output of the first capacitor, the second output of the first resistor is connected to the first the output of the second resistor and with the inverting input of the first op-amp, the second output of the second resistor is connected to the first output of the third resistor, with the first output of the second capacitor and with the output of the first op-amp, the second output of the third res the torus is connected to the first output of the fourth resistor, as well as to the inverting input of the second op-amp, the second output of the fourth resistor is connected to the output of the second op-amp, the first output of the fifth resistor is connected to the first output of the potentiometer and to the tap of the potentiometer, the second output of the potentiometer is connected to the second output of the first capacitor and to the non-inverting input of the first op-amp, the first output of the sixth resistor is connected to the second output of the second capacitor and to the non-inverting input of the second op-amp, the second output of the fifth resistor is connected to sec mu output of the sixth resistor, and also to the output of the fourth op-amp connected to the inverting input of the fourth op-amp, the first output of the seventh resistor is connected to the first output of the eighth resistor, the first output of the ninth resistor is connected to the first output of the tenth resistor, as well as to the non-inverting input of the fourth op-amp, the output of the tenth resistor is connected to the common filter bus, the output of the third op-amp is the I output of the filter, characterized in that the differential amplifier and instrumental amplifier are additionally introduced, while the swarm output of the seventh resistor is connected to the output of the third op-amp, the first output of the seventh resistor is connected to the inverting input of the third op-amp, the second output of the eighth resistor is connected to the common filter bus, the second output of the ninth resistor is connected to the non-inverting input of the third op-amp, non-inverting input of the differential amplifier and non-inverting input of the instrumental the amplifier is connected to the input of the filter, to the first output of the first resistor and to the first output of the first capacitor, inverting the input of the differential amplifier dklyuchen to the output of the second OS and the second terminal of the fourth resistor, the differential amplifier output is connected to the inverting input of the instrumentation amplifier, instrumentation amplifier output is connected to the noninverting input of the third op-amp and to the first terminal of the ninth resistor and the differential amplifier output is the output of filter II.
RU2018103015U 2018-01-25 2018-01-25 DIRECT FILTER RU180799U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018103015U RU180799U1 (en) 2018-01-25 2018-01-25 DIRECT FILTER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018103015U RU180799U1 (en) 2018-01-25 2018-01-25 DIRECT FILTER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU180799U1 true RU180799U1 (en) 2018-06-22

Family

ID=62712541

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018103015U RU180799U1 (en) 2018-01-25 2018-01-25 DIRECT FILTER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU180799U1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU188003U1 (en) * 2018-12-24 2019-03-26 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" TUNABLE ACTIVE RC FILTER
RU2692967C1 (en) * 2018-09-11 2019-06-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Active rc-filter for processing signals of piezoelectric sensors
RU199745U1 (en) * 2020-03-17 2020-09-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" Tunable notch active RC filter
RU2748608C1 (en) * 2020-12-10 2021-05-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Fourth-order notch filter
RU2749400C1 (en) * 2020-12-08 2021-06-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Fourth-order notch filter
RU2760930C1 (en) * 2021-02-09 2021-12-01 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Fourth-order band elimination filter
RU225363U1 (en) * 2023-12-21 2024-04-17 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт экспериментальной медицины" (ФГБНУ "ИЭМ") Active RC second-order notch filter with independent adjustment of three parameters for electrophysiological signals (EPS)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7983625B2 (en) * 2005-10-12 2011-07-19 St-Ericsson Sa Notch filter and apparatus for receiving and transmitting radio-frequency signals incorporating same
WO2011112290A1 (en) * 2010-03-12 2011-09-15 Allegro Microsystems, Inc. Switched capacitor notch filter with fast response time
RU117754U1 (en) * 2012-01-26 2012-06-27 Константин Васильевич Красноперов ACTIVE RC FILTER
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
RU170069U1 (en) * 2016-11-08 2017-04-12 Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") TUNABLE RECTIFIED FILTER

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7983625B2 (en) * 2005-10-12 2011-07-19 St-Ericsson Sa Notch filter and apparatus for receiving and transmitting radio-frequency signals incorporating same
WO2011112290A1 (en) * 2010-03-12 2011-09-15 Allegro Microsystems, Inc. Switched capacitor notch filter with fast response time
RU117754U1 (en) * 2012-01-26 2012-06-27 Константин Васильевич Красноперов ACTIVE RC FILTER
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
RU170069U1 (en) * 2016-11-08 2017-04-12 Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") TUNABLE RECTIFIED FILTER

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2692967C1 (en) * 2018-09-11 2019-06-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Active rc-filter for processing signals of piezoelectric sensors
RU188003U1 (en) * 2018-12-24 2019-03-26 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" TUNABLE ACTIVE RC FILTER
RU199745U1 (en) * 2020-03-17 2020-09-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" Tunable notch active RC filter
RU2749400C1 (en) * 2020-12-08 2021-06-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Fourth-order notch filter
RU2748608C1 (en) * 2020-12-10 2021-05-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Fourth-order notch filter
RU2760930C1 (en) * 2021-02-09 2021-12-01 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Fourth-order band elimination filter
RU225363U1 (en) * 2023-12-21 2024-04-17 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт экспериментальной медицины" (ФГБНУ "ИЭМ") Active RC second-order notch filter with independent adjustment of three parameters for electrophysiological signals (EPS)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU180799U1 (en) DIRECT FILTER
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
RU149838U1 (en) TUNABLE ACTIVE RC FILTER
Swain et al. Performance analysis of fractional order Sallen-Key high-pass filter using fractional capacitors
CN103346748A (en) High-pass filtering circuit module construction method
RU128043U1 (en) ACTIVE LOW FILTER RC FILTER
RU2656728C1 (en) Arc-filter of bottom frequencies with an independent setting of main parameters
RU135206U1 (en) ACTIVE TOP FILTER RC FILTER
RU2697944C1 (en) Band-pass filter of the second order with independent adjustment of main parameters
WO2016121943A1 (en) Differential amplification circuit
RU199745U1 (en) Tunable notch active RC filter
RU2701038C1 (en) Band-pass filter on two operational amplifiers with independent adjustment of main parameters
RU168065U1 (en) TUNABLE ACTIVE AMPLITUDE RC-CORRECTOR
RU188003U1 (en) TUNABLE ACTIVE RC FILTER
RU179091U1 (en) BAND ACTIVE RC FILTER
RU59911U1 (en) ADJUSTABLE ACTIVE RECTOR FILTER
RU2530703C1 (en) Low-frequency filter
RU207908U1 (en) Tunable active RC notch filter for electrophysiological signals
JP2014072680A (en) Amplification circuit
RU218616U1 (en) Adjustable mains frequency notch filter for physiological signal processing
Denisenko et al. Active RC and RLC Rejection Filters of the Sallen-Key Class Based on Voltage Followers
RU2800970C1 (en) Low pass filter
RU2718709C1 (en) Band-pass filter with independent adjustment of main parameters
RU202468U1 (en) Tunable active amplitude RC corrector