RU2113051C1 - Активный rc-фильтр - Google Patents
Активный rc-фильтр Download PDFInfo
- Publication number
- RU2113051C1 RU2113051C1 RU95110724A RU95110724A RU2113051C1 RU 2113051 C1 RU2113051 C1 RU 2113051C1 RU 95110724 A RU95110724 A RU 95110724A RU 95110724 A RU95110724 A RU 95110724A RU 2113051 C1 RU2113051 C1 RU 2113051C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- operational amplifier
- output
- resistor
- inverting input
- amplifier
- Prior art date
Links
Landscapes
- Networks Using Active Elements (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Использование: в различных устройствах радиотехники, автоматики и телемеханики. Сущность изобретения: расширение частотного диапазона и(или) увеличение подавления сигнала на частоте нуля достигается тем, что в активном RC-фильтре, содержащем последовательно соединенные резистивный делитель напряжения входного сигнала, интегрирующий усилитель на операционном усилителе (OУ) и суммирующий усилитель на ОУ, охваченные цепью отрицательной обратной связи, последовательно соединенные масштабный усилитель на ОУ и конденсатор между соответствующим отводом резистивного делителя напряжения входного сигнала и входом суммирующего усилителя на ОУ, неинвертирующий вход ОУ интегрирующего усилителя соединен с инвертирующим входом ОУ масштабного усилителя. 1 ил.
Description
Предполагаемое изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в различных устройствах радиотехники, автоматики и телемеханики.
Известно среднедобротное звено активного RC-фильтра (Мошиц Г., Хорн П. Проектирование активных фильтров: Пер. с англ.- М.: Мир, 1984, с. 66, рис. 5.14), содержащее операционный усилитель, конденсаторы и резисторы, причем первые выводы первого, второго и третьего резисторов подключены к входу устройства, второй вывод первого резистора подключен к первым выводам четвертого резистора и первым выводам первого и второго конденсаторов, вторые выводы первого и второго конденсаторов подключены к выходу и инвертирующему входу операционного усилителя соответственно, между выходом и инвертирующим входом операционного усилителя подключен пятый резистор, второй вывод третьего резистора подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, а к его неинвертирующему входу подключены вторые выводы второго, шестого и седьмого резисторов, первый вывод шестого резистора подключен к выходу операционного усилителя и к выходу устройства, первый вывод седьмого резистора и второй вывод четвертого резистора подключены к общей шине.
Признаками этого устройства, совпадающими с признаками заявляемого технического решения, являются операционный усилитель, резисторы и конденсаторы.
Причины, препятствующие достижению технического результата, заключаются в высокой чувствительности основных параметров устройства к элементам, а также значительном влиянии площади усиления операционного усилителя на реализуемые устройством характеристики в области высоких частот.
Известно высокодобротное звено активного RC-фильтра (Мошиц Г., Хорн П. Проектирование активных фильтров: Пер. с англ.- М.: Мир, 1984, с. 74, рис. 5.21), содержащее операционные усилители, резисторы и конденсаторы, причем инвертирующие входы операционных усилителей объединены и подключены к первым выводам первого и второго резисторов, вторые выводы которых подключены к выходу второго и первого операционных усилителей соответственно, между выходом второго операционного усилителя и неинвертирующим входом первого операционного усилителя подключен первый конденсатор, третий резистор и второй конденсатор первыми выводами подключены к входу устройства, а вторыми - к неинвертирующим входам первого и второго операционного усилителей соответственно, четвертый резистор подключен между выходом первого и неинвертирующим входом второго операционных усилителей, а пятый резистор - между неинвертирующим входом второго операционного усилителя и общей шиной, при этом выходом устройства является выход второго операционного усилителя.
Признаками этого устройства, совпадающими с признаками заявляемого технического решения, являются операционные усилители, резисторы и конденсаторы.
Причины, препятствующие достижению технического результата, заключаются в ограниченном частотном диапазоне его работы из-за влияния площадей усиления операционных усилителей.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является "Активный RC-фильтр второго порядка" (авт. св. СССР N 510776 опубл. 15.04.1976, бюл. N 14), содержащий три операционных усилителя, девять резисторов и два конденсатора, причем первый резистор первым выводом подключен к входу устройства, а его второй вывод - к первым выводам второго и третьего резисторов, второй вывод второго резистора подключен к первым выводам четвертого и пятого резисторов, второй вывод пятого резистора подключен к первому выводу шестого резистора и к инвертирующему входу первого операционного усилителя, второй вывод шестого резистора подключен к выходу первого операционного усилителя, второй вывод третьего резистора подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, первый конденсатор подключен между инвертирующим входом и выходом второго операционного усилителя, второй конденсатор подключен между выходом первого операционного усилителя и неинвертирующим входом третьего операционного усилителя, а седьмой резистор - между выходом второго операционного усилителя и неинвертирующим входом третьего операционного усилителя, к выходу третьего операционного усилителя, являющегося выходом устройства, подключены вторые выводы четвертого и восьмого резисторов, первый вывод восьмого резистора подключен к инвертирующему входу третьего операционного усилителя и к первому выводу девятого резистора, второй вывод девятого резистора, а также неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей подключены к общей шине.
Признаками устройства-прототипа, совпадающими с признаками заявляемого технического решения, являются операционные усилители, резисторы и конденсаторы, причем первый резистор первым выводом подключен к входу устройства, а его второй вывод - к первым выводам второго и третьего резисторов, второй вывод второго резистора подключен к первым выводам четвертого и пятого резисторов, второй вывод пятого резистора подключен к первому выводу шестого резистора и к инвертирующему входу первого операционного усилителя, второй вывод шестого резистора подключен к выходу первого операционного усилителя, второй вывод третьего резистора подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, первый конденсатор подключен между инвертирующим входом и выходом второго операционного усилителя, второй конденсатор подключен между выходом первого операционного усилителя и неинвертирующим входом третьего операционного усилителя, а седьмой резистор - между выходом второго операционного усилителя и неинвертирующим входом третьего операционного усилителя, к выходу третьего операционного усилителя, являющегося выходом устройства, подключены вторые выводы четвертого и восьмого резисторов, первый вывод восьмого резистора подключен к инвертирующему входу третьего операционного усилителя и к первому выводу девятого резистора, неинвертирующий вход первого операционного усилителя и второй вывод девятого резистора подключены к общей шине.
Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата, является большое влияние площадей усиления операционного усиления операционных усилителей на затухания нуля реализуемой устройством передаточной функции.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - увеличение подавления сигнала на частоте нуля и (или) увеличение частотного диапазона работы устройства.
Для достижения технического результата в аналоговом RC-фильтре, содержащем операционные усилители, конденсаторы и резисторы, причем первый резистор первым выводом подключен к входу устройства, а его второй вывод - к первым выводам второго и третьего резисторов, второй вывод второго резистора подключен к первым выводам четвертого и пятого резисторов, второй вывод пятого резистора подключен к первому выводу шестого резистора и к инвертирующему входу первого операционного усилителя, второй вывод шестого резистора подключен к выходу первого операционного усилителя, второй вывод третьего резистора подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, первый конденсатор подключен между инвертирующим входом и выходом второго операционного усилителя, второй конденсатор подключен между выходом первого операционного усилителя и неинвертирующим входом третьего операционного усилителя, а седьмой резистор - между выходом второго операционного усилителя и неинвертирующим входом третьего операционного усилителя, к выходу третьего операционного усилителя, являющегося выходом устройства, подключены вторые выводы четвертого и восьмого резисторов, первый вывод восьмого резистора подключен к инвертирующему входу третьего операционного усилителя и к первому выводу девятого резистора, неинвертирующий вход первого операционного усилителя и второй вывод девятого резистора подключены к общей шине, причем неинвертирующий вход второго операционного усилителя подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя.
Изобретение поясняется чертежом, где функциональная схема предлагаемого аналогового RC - фильтра приведена на фиг.1.
Устройство содержит первый резистор 1, первый вывод которого подключен к входу устройства, а его второй вывод - к первым выводам второго 2 и третьего 3 резисторов, второй вывод второго резистора 2 подключен к первым выводам четвертого 4 и пятого 5 резисторов, второй вывод пятого резистора 5 подключен к первому выводу шестого резистора 6 и к инвертирующему входу первого операционного усилителя 7, второй вывод шестого резистора 6 подключен к выходу первого операционного усилителя 7, второй вывод третьего резистора 3 подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя 8, первый конденсатор 9 подключен между инвертирующим входом и выходом второго операционного усилителя 8, второй конденсатор 10 подключен между выходом первого операционного усилителя 7 и неинвертирующим входом третьего операционного усилителя 11, а седьмой резистор 12 - между выходом второго операционного усилителя 8 и неинвертирующим входом третьего операционного усилителя 11, к выходу третьего операционного усилителя 11, являющегося выходом устройства, подключены вторые выводы четвертого 4 и восьмого 13 резисторов, первый вывод восьмого резистора 13 подключен к инвертирующему входу третьего операционного усилителя 11 и к первому выводу девятого резистора 14, неинвертирующий вход первого операционного усилителя 8 и второй вывод девятого резистора 14 подключены к общей шине, неинвертирующий вход второго операционного усилителя 7 подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя 8.
Аналоговый фильтр работает следующим образом.
Входной гармонический сигнал подается на входной резистивный делитель напряжения, состоящий из первого, второго и четвертого резисторов 1, 2 и 4, а с его выводов - на вход первого масштабного усилителя, состоящего из пятого 5, шестого 6 резисторов и первого операционного усилителя 7, а также на вход интегрирующего усилителя, состоящего из третьего резистора 3, первого конденсатора 9 и второго операционного усилителя 8, с выходов первого масштабирующего усилителя и интегрирующего усилителя сигналы подаются на входы емкостной и резистивной ветви RC-цепи, состоящей из второго конденсатора 10 и седьмого резистора 12, с выхода RC-цепи сигнал подается на вход второго масштабирующего усилителя, состоящего из восьмого, девятого, десятого резисторов и третьего операционного усилителя 11, а с выхода второго масштабирующего усилителя сигнал поступает на выход устройства. Таким образом, образуются три пути прохождения сигнала на выход - через первый масштабирующий усилитель и интегрирующий усилитель, а также через первый масштабирующий усилитель и интегрирующий усилитель.
В результате введения обратных связей с выхода второго масштабирующего усилителя на входы первого масштабирующего усилителя и интегрирующего усилителя устройством реализуется передаточная функция, которая может быть записана в следующем виде
где
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9 - сопротивления первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого резисторов 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12, 13, 14 соответственно;
C1, C2 - емкости первого и второго конденсаторов 9, 10 соответственно;
α - коэффициент, показывающий появление соответствующих коэффициентов в передаточной функции за счет действия новой связи (при α=1 получаем передаточную функцию для рассматриваемого устройства, а α=0 - для устройства-прототипа);
Π1,Π2,Π3 - площади усилителя первого, второго и третьего операционных усилителей 7, 8 и 11 соответственно.
где
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9 - сопротивления первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого резисторов 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12, 13, 14 соответственно;
C1, C2 - емкости первого и второго конденсаторов 9, 10 соответственно;
α - коэффициент, показывающий появление соответствующих коэффициентов в передаточной функции за счет действия новой связи (при α=1 получаем передаточную функцию для рассматриваемого устройства, а α=0 - для устройства-прототипа);
Π1,Π2,Π3 - площади усилителя первого, второго и третьего операционных усилителей 7, 8 и 11 соответственно.
В общем виде передаточная функция звена второго порядка с нулем передачи может быть представлена в виде (см. например, Справочник по расчету и проектированию ARC-схем. Под ред. А.А. Ланнэ.-М.:Радио и связь. 1984)
где
M - коэффициент передачи на высокой частоте,
ω0 - частота нуля,
ωp - частота полюса,
dp - затухание полюса.
где
M - коэффициент передачи на высокой частоте,
ω0 - частота нуля,
ωp - частота полюса,
dp - затухание полюса.
Сравнивая выражения (1) и (2), обнаруживаем, что в передаточной функции (1) имеется дополнительный коэффициент при p из-за влияния конечности площадей усиления операционных усилителей.
Выполнив условие равенства нулю этого коэффициента,
можно при прочих равных условиях расширить частотный диапазон работы устройства или увеличить подавление сигнала на частоте нуля.
можно при прочих равных условиях расширить частотный диапазон работы устройства или увеличить подавление сигнала на частоте нуля.
В случае применения в устройстве однотипных операционных усилителей (Π1= Π2) выражение (3) можно упростить (α=1)
(1+k34)χ12= 2χ13k34, (4)
или
Для фильтра-прототипа это же условие имеет вид
Из сравнения выражений (5) и (6) следует, что выигрыш в увеличении подавления затухания зависит от отношения χ12/χ13, т.е. от отношения частоты нуля и частоты полюса.
(1+k34)χ12= 2χ13k34, (4)
или
Для фильтра-прототипа это же условие имеет вид
Из сравнения выражений (5) и (6) следует, что выигрыш в увеличении подавления затухания зависит от отношения χ12/χ13, т.е. от отношения частоты нуля и частоты полюса.
Чем ближе находится частота нуля к частоте полюса, тем заметнее выигрыш, при этом его минимальное значение равно 2.
Claims (1)
- Аналоговый RC-фильтр, содержащий операционные усилители, резисторы и конденсаторы, причем первый резистор первым выводом подключен к входу устройства, а его второй вывод - к первым выводам второго и третьего резисторов, второй вывод второго резистора подключен к первому выводу четвертого и пятого резисторов, второй вывод пятого резистора подключен к первому выводу шестого резистора и к инвертирующему входу первого операционного усилителя, второй вывод шестого резистора подключен к выходу первого операционного усилителя, второй вывод третьего резистора подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, первый конденсатор подключен между инвертирующим входом и выходом второго операционного усилителя, второй конденсатор подключен между выходом первого операционного усилителя и неинвертирующим входом третьего операционного усилителя, а седьмой резистор - между выходом второго операционного усилителя и неинвертирующим входом третьего операционного усилителя, к выходу третьего операционного усилителя, являющегося выходом устройства, подключены вторые выводы четвертого и восьмого резисторов, первый вывод восьмого резистора подключен к инвертирующему входу третьего операционного усилителя и к первому выводу девятого резистора, неинвертирующий вход первого операционного усилителя и второй вывод девятого резистора подключены к общей шине, отличающийся тем, что неинвертирующий вход второго операционного усилителя подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95110724A RU2113051C1 (ru) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | Активный rc-фильтр |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95110724A RU2113051C1 (ru) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | Активный rc-фильтр |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95110724A RU95110724A (ru) | 1996-05-27 |
| RU2113051C1 true RU2113051C1 (ru) | 1998-06-10 |
Family
ID=20169319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95110724A RU2113051C1 (ru) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | Активный rc-фильтр |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2113051C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2677362C1 (ru) * | 2018-03-14 | 2019-01-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Активный rc-фильтр |
-
1995
- 1995-06-26 RU RU95110724A patent/RU2113051C1/ru active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2677362C1 (ru) * | 2018-03-14 | 2019-01-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Активный rc-фильтр |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95110724A (ru) | 1996-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Singh et al. | OTRA-based multi-function inverse filter configuration | |
| US6271719B1 (en) | Operational filter building block | |
| Supavarasuwat et al. | Cascadable independently and electronically tunable voltage-mode universal filter with grounded passive components | |
| Kumngern et al. | Voltage-mode multifunction biquadratic filters using new ultra-low-power differential difference current conveyors | |
| Yuce | Voltage-mode multifunction filters employing a single DVCC and grounded capacitors | |
| EP0580922B1 (en) | RC Filter for low and very low frequency applications | |
| RU2113051C1 (ru) | Активный rc-фильтр | |
| KR0171652B1 (ko) | 자기 바이어스용 네거티브 피드백 루프를 갖는 증폭기 회로 | |
| JPH077376A (ja) | 有極型リ−プフロッグ・フィルタ | |
| US6255905B1 (en) | Active filter circuit having a T-network input arrangement that provides a high input impedance | |
| NZ209464A (en) | Amplified capacitor: with voltage follower circuit | |
| US6642779B2 (en) | Trimming impedance between two nodes connected to a non-fixed voltage level | |
| RU2710295C1 (ru) | Активный RC-фильтр нижних частот | |
| RU2154337C1 (ru) | Полосовой arc-фильтр с повышением частоты полюса | |
| RU2095938C1 (ru) | Аналоговый фильтр нижних частот | |
| KR20020007192A (ko) | 전기 신호 증폭용 장치 및 방법 | |
| RU2096910C1 (ru) | Активный rc-фильтр | |
| JP2002305428A (ja) | 差動アクティブフィルタ | |
| CA1063193A (en) | Single amplifier network for simulating a super-inductor circuit | |
| RU2019023C1 (ru) | Активный rc-фильтр | |
| RU2108660C1 (ru) | Активный rc-фильтр | |
| RU2165673C1 (ru) | Полосовой arc-фильтр | |
| Singh et al. | Universal transadmittance filter using CMOS MOCDTA | |
| JP3149528B2 (ja) | フィルター | |
| JP3854118B2 (ja) | 複合電子回路 |