RU2168852C2 - Active band-pass piezoelectric filter - Google Patents

Active band-pass piezoelectric filter Download PDF

Info

Publication number
RU2168852C2
RU2168852C2 RU99114823A RU99114823A RU2168852C2 RU 2168852 C2 RU2168852 C2 RU 2168852C2 RU 99114823 A RU99114823 A RU 99114823A RU 99114823 A RU99114823 A RU 99114823A RU 2168852 C2 RU2168852 C2 RU 2168852C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
operational amplifier
resistor
inverting input
terminal
Prior art date
Application number
RU99114823A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99114823A (en
Inventor
А.Н. Яковлев
И.М. Ясинский
Original Assignee
Омский научно-исследовательский институт приборостроения
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 Омский научно-исследовательский институт приборостроения filed Critical Омский научно-исследовательский институт приборостроения
Priority to RU99114823A priority Critical patent/RU2168852C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2168852C2 publication Critical patent/RU2168852C2/en
Publication of RU99114823A publication Critical patent/RU99114823A/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46—Filters
    • H03H9/54—Filters comprising resonators of piezo-electric or electrostrictive material
    • H03H9/545—Filters comprising resonators of piezo-electric or electrostrictive material including active elements

Abstract

FIELD: radio electronics, frequency selection of signal of radio frequencies. SUBSTANCE: active band-pass piezoelectric filter includes first and second operational amplifiers 1 and 2 correspondingly in non-inverting and inverting connection whose corresponding inputs are coupled to source of input signal and whose outputs are connected to inputs of adder built on three resistors 3, 4, 5, its output being output of filter. First capacitor 6 is placed between inverting input of operational amplifier 1 and common bus. Second capacitor 7 is interposed in circuit of positive feedback of second operational amplifier 2. First piezoresonator 11 is inserted between non-inverting input of first operational amplifier and common bus, second piezoresonator 12 is placed in circuit of negative feedback of second operational amplifier. Resistor 13 in inserted in circuit of operational amplifier 1. EFFECT: expanded bandwidth. 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов радиочастот. The invention relates to electronics and can be used for frequency selection of radio frequency signals.

Известен ряд устройств, позволяющих реализовывать полосовые фильтры как узкополосные, так и широкополосные с применением пьезоэлектрических резонаторов и операционных усилителей с более высококачественными электрическими параметрами по сравнению с традиционными пассивными дифференциально-мостовыми аналогами. A number of devices are known that make it possible to realize band-pass filters, both narrow-band and wide-band, using piezoelectric resonators and operational amplifiers with higher-quality electrical parameters compared to traditional passive differential-bridge analogs.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является активный пьезоэлектрический фильтр [1]. Этот фильтр выбран в качестве прототипа. Его недостатком является большое число активных элементов (он содержит четыре операционных усилителя). The closest in technical essence to the proposed device is an active piezoelectric filter [1]. This filter is selected as a prototype. Its disadvantage is the large number of active elements (it contains four operational amplifiers).

Задача изобретения - упрощение схемы фильтра с сохранением его основных параметров. The objective of the invention is to simplify the filter circuit while maintaining its basic parameters.

Поставленная задача решается тем, что в фильтре, содержащем первый и второй операционные усилители с резистивными отрицательными обратными связями, сумматор, выполненный на первом, втором и третьем резисторах, причем вторые выводы первого и второго резисторов объединены и одновременно подключены к выходной потенциальной клемме фильтра и к третьему резистору, второй вывод которого соединен с общей шиной, четвертый и пятый резисторы, первые выводы которых соединены между собой и с входной потенциальной клеммой фильтра, при этом второй вывод пятого резистора соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, к неинвертирующему входу второго операционного усилителя подключен шестой резистор, второй вывод которого соединен с общей шиной, а также первый и второй конденсаторы, первый и второй пьезорезонаторы, устанавливаются другие взаимосвязи между элементами: первый конденсатор включается между инвертирующим входом первого операционного усилителя и общей шиной, второй конденсатор включается между неинвертирующим входом и выходом второго операционного усилителя, ко вторым выводам четвертого и пятого резисторов подключены первый и второй пьезорезонаторы, причем второй вывод первого пьезорезонатора соединен с общей шиной, а второй вывод второго пьезорезонатора соединен с выходом второго операционного усилителя и одновременно с первым выводом второго резистора, кроме того, второй вывод четвертого резистора соединяется с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, который содержит положительную резистивную обратную связь и выход которого подключается к первому выводу первого резистора. The problem is solved in that in the filter containing the first and second operational amplifiers with resistive negative feedbacks, the adder is made on the first, second and third resistors, and the second conclusions of the first and second resistors are combined and simultaneously connected to the output potential terminal of the filter and to the third resistor, the second terminal of which is connected to the common bus, the fourth and fifth resistors, the first terminals of which are connected to each other and to the input potential terminal of the filter, while the second the water of the fifth resistor is connected to the inverting input of the second operational amplifier, the sixth resistor is connected to the non-inverting input of the second operational amplifier, the second output of which is connected to the common bus, as well as the first and second capacitors, the first and second piezoresonators, other relationships between the elements are established: the first capacitor is turned on between the inverting input of the first operational amplifier and the common bus, the second capacitor is connected between the non-inverting input and the output of the second operational amplifier, the first and second piezoresonators are connected to the second terminals of the fourth and fifth resistors, the second terminal of the first piezoresonator connected to a common bus, and the second terminal of the second piezoresonator connected to the output of the second operational amplifier and simultaneously with the first terminal of the second resistor, in addition, the second terminal of the fourth resistor is connected to the non-inverting input of the first operational amplifier, which contains positive resistive feedback and the output of which is connected to the first output ne ditch resistor.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в устройство введены новые электрические связи между элементами: первый конденсатор включен между инвертирующим входом первого операционного усилителя и общей шиной, второй конденсатор включен между неинвертирующим входом и выходом второго операционного усилителя, ко вторым выводам четвертого и пятого резисторов подключены первый и второй пьезорезонаторы, причем второй вывод первого пьезорезонатора соединен с общей шиной, а второй вывод второго пьезорезонатора соединен с выходом второго операционного усилителя и одновременно с первым выводом первого резистора, второй вывод четвертого резистора соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, который содержит резистивную положительную обратную связь и выход которого подключен к первому выводу первого резистора. Comparative analysis shows that the claimed technical solution differs from the prototype in that new electrical connections between the elements are introduced into the device: the first capacitor is connected between the inverting input of the first operational amplifier and the common bus, the second capacitor is connected between the non-inverting input and the output of the second operational amplifier, to the second the conclusions of the fourth and fifth resistors are connected to the first and second piezoresonators, and the second output of the first piezoresonator is connected to a common bus, and the second the second output of the second piezoresonator is connected to the output of the second operational amplifier and simultaneously with the first output of the first resistor, the second output of the fourth resistor is connected to the non-inverting input of the first operational amplifier, which contains resistive positive feedback and the output of which is connected to the first output of the first resistor.

При сравнении заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими известными решениями в науке и технике не обнаружены решения, обладающие сходными признаками. When comparing the proposed solution not only with the prototype, but also with other well-known solutions in science and technology, no solutions are found that have similar characteristics.

На чертеже приведена электрическая схема предложенного устройства. Активный полосовой пьезоэлектрический фильтр состоит из двух операционных усилителей 1 и 2 с резистивными отрицательными обратными связями сумматора, выполненного на трех резисторах 3, 4 и 5, при этом все резисторы подключены к выходной потенциальной клемме фильтра 15, второй вывод резистора 5 соединен с общей шиной, а первые выводы резисторов 3 и 4 являются входами сумматора и подключены к выходам операционного усилителя 1 и 2 соответственно, первый конденсатор 6 включен между инвертирующим входом операционного усилителя 1 и общей шиной, второй конденсатор 7 включен между неинвертирующим входом операционного усилителя 2 и его выходом, резисторы 8 и 9 соединены между собой и подключены к входной потенциальной клемме фильтра 10, второй вывод резистора 8 соединен с пьезорезонатором 11 и неинвертирующим входом операционного усилителя 1, второй вывод резистора 9 соединен с пьезорезонатором 12 и инвертирующим входом операционного усилителя 2, причем второй вывод пьезорезонатора 11 соединен с общей шиной, а второй вывод пьезорезонатора 12 соединен с выходом операционного усилителя 2. Кроме того, неинвертирующий вход операционного усилителя 1 соединен с его выходом через резистор 13, а к неинвертирующему входу операционного усилителя 2 подключен резистор 14, второй вывод которого соединен с общей шиной. The drawing shows an electrical diagram of the proposed device. The active piezoelectric bandpass filter consists of two operational amplifiers 1 and 2 with resistive negative feedback of the adder, made on three resistors 3, 4 and 5, while all the resistors are connected to the output potential terminal of the filter 15, the second output of the resistor 5 is connected to a common bus, and the first conclusions of the resistors 3 and 4 are the inputs of the adder and connected to the outputs of the operational amplifier 1 and 2, respectively, the first capacitor 6 is connected between the inverting input of the operational amplifier 1 and the common bus, sec the 7th capacitor 7 is connected between the non-inverting input of the operational amplifier 2 and its output, the resistors 8 and 9 are interconnected and connected to the input potential terminal of the filter 10, the second output of the resistor 8 is connected to the piezoresonator 11 and the non-inverting input of the operational amplifier 1, the second output of the resistor 9 is connected with a piezoresonator 12 and an inverting input of the operational amplifier 2, the second output of the piezoresonator 11 connected to a common bus, and the second output of the piezoresonator 12 connected to the output of the operational amplifier 2. In addition Moreover, the non-inverting input of the operational amplifier 1 is connected to its output through a resistor 13, and a resistor 14 is connected to the non-inverting input of the operational amplifier 2, the second output of which is connected to a common bus.

Фильтр работает следующим образом. The filter works as follows.

Секция фильтра, выполненная на операционном усилителе 1, пьезорезонаторе 11, конденсаторе 6 и резисторах 8 и 13 имеет передаточную функцию (от входа фильтра до выхода операционного усилителя 1, при условии, что резистор 3 отключен) следующего вида:

Figure 00000002

Передаточная функция второй секции, состоящей из операционного усилителя 2, резисторов 9 и 14, конденсатора 7 и пьезорезонатора 12 (от входа фильтра до выхода операционного усилителя 2, при условии, что резистор 4 отключен), имеет следующий вид:
Figure 00000003

Следовательно, общая передаточная функция фильтра, определяемая суммой передаточных функций T1 и Т2 и коэффициентом передачи сумматора, выполненного на резисторах 3, 4 и 5, при условии, что С1 = C2 = С0, а резисторы 3 и 4 равны по величине, будет равна:
Figure 00000004

Здесь К - коэффициент передачи резистивного сумматора, определяемый отношением резисторов 3 и 5.The filter section, made on an operational amplifier 1, a piezoresonator 11, a capacitor 6, and resistors 8 and 13, has a transfer function (from the filter input to the output of operational amplifier 1, provided that resistor 3 is turned off) as follows:
Figure 00000002

The transfer function of the second section, consisting of an operational amplifier 2, resistors 9 and 14, a capacitor 7 and a piezo resonator 12 (from the input of the filter to the output of the operational amplifier 2, provided that the resistor 4 is turned off), has the following form:
Figure 00000003

Therefore, the total transfer function of the filter, determined by the sum of the transfer functions T 1 and T 2 and the transfer coefficient of the adder, performed on the resistors 3, 4 and 5, provided that C 1 = C 2 = C 0 and the resistors 3 and 4 are equal in value will be equal to:
Figure 00000004

Here K is the transfer coefficient of the resistive adder, determined by the ratio of resistors 3 and 5.

Из этого выражения видно, что схема эквивалентна симметричной мостовой цепи, в ветвях которой включены пьезорезонаторы с проводимостями y1 - рС0 и y2 - рС0. Это означает, что величина емкости конденсаторов 6 и 7 уменьшает величину статической емкости каждого из пьезорезонаторов 11 и 12 и позволяет получить соответствующее расширение полосы пропускания. Влияние множителя (g + рС0), как правило, несущественно и при необходимости может быть компенсировано включением соответствующей RC-цепи на выходе фильтра.It can be seen from this expression that the circuit is equivalent to a symmetric bridge circuit, in the branches of which piezoresonators with conductivities y 1 - pC 0 and y 2 - pC 0 are included. This means that the capacitance value of the capacitors 6 and 7 reduces the static capacitance value of each of the piezoelectric resonators 11 and 12 and allows to obtain a corresponding expansion of the passband. The influence of the factor (g + pC 0 ), as a rule, is negligible and, if necessary, can be compensated by the inclusion of the corresponding RC circuit at the filter output.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет реализовывать более широкие полосы пропускания по сравнению с узкополосными пьезоэлектрическими фильтрами, не содержащими "расширительных" элементов, так же, как и в фильтре-прототипе, но содержит вдвое меньшее число операционных усилителей. Thus, the proposed device allows you to implement a wider bandwidth compared to narrow-band piezoelectric filters that do not contain "expansion" elements, as in the filter prototype, but contains half the number of operational amplifiers.

Источники информации
1. Патент РФ N 2058058, МКИ H 03 H 9/54 от 10.04.1999 г. "Активный широкополосный пьезоэлектрический фильтр" Авторы: Ясинский И.М., Звягинцев И. В.Sources of information
1. RF patent N 2058058, MKI H 03 H 9/54 of 04/10/1999, "Active wide-band piezoelectric filter" Authors: Yasinsky IM, Zvyagintsev IV

Claims (1)

Активный полосовой пьезоэлектрический фильтр, содержащий первый и второй операционные усилители с резистивными отрицательными обратными связями, сумматор, выполненный на первом, втором и третьем резисторах, причем второй вывод второго резистора подключен к третьему резистору, второй вывод которого соединен с общей шиной, второй вывод первого резистора соединен с вторым выводом второго резистора и с потенциальной выходной клеммой фильтра, четвертый и пятый резисторы, первые выводы которых соединены между собой и с входной потенциальной клеммой фильтра, при этом второй вывод пятого резистора соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, к неинвертирующему входу второго операционного усилителя подключен шестой резистор, второй вывод которого соединен с общей шиной, а также первый и второй конденсаторы и первый и второй пьезорезонаторы, отличающийся тем, что первый конденсатор включен между инвертирующим входом первого операционного усилителя и общей шиной, второй конденсатор включен между неинвертирующим входом и выходом второго операционного усилителя, к вторым выводам четвертого и пятого резисторов подключены первый и второй пьезорезонаторы, причем второй вывод первого пьезорезонатора соединен с общей шиной, а второй вывод второго пьезорезонатора соединен с выходом второго операционного усилителя и одновременно с первым выводом второго резистора, кроме того, второй вывод четвертого резистора соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, который содержит положительную резистивную обратную связь и выход которого подключен к первому выводу первого резистора. An active band-pass piezoelectric filter containing the first and second operational amplifiers with resistive negative feedbacks, an adder made on the first, second and third resistors, the second output of the second resistor connected to the third resistor, the second output of which is connected to the common bus, the second output of the first resistor connected to the second terminal of the second resistor and to the potential output terminal of the filter, the fourth and fifth resistors, the first conclusions of which are connected to each other and to the input potential filter terminal, while the second output of the fifth resistor is connected to the inverting input of the second operational amplifier, the sixth resistor is connected to the non-inverting input of the second operational amplifier, the second output of which is connected to the common bus, as well as the first and second capacitors and the first and second piezoresonators, characterized in that the first capacitor is connected between the inverting input of the first operational amplifier and the common bus, the second capacitor is connected between the non-inverting input and the output of the second operational amplifier, the first and second piezoresonators are connected to the second terminals of the fourth and fifth resistors, the second terminal of the first piezoresonator connected to a common bus, and the second terminal of the second piezoresonator connected to the output of the second operational amplifier and simultaneously with the first terminal of the second resistor, in addition, the second terminal of the fourth a resistor is connected to a non-inverting input of the first operational amplifier, which contains positive resistive feedback and the output of which is connected to the first output of the first history.
RU99114823A 1999-07-07 1999-07-07 Active band-pass piezoelectric filter RU2168852C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99114823A RU2168852C2 (en) 1999-07-07 1999-07-07 Active band-pass piezoelectric filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99114823A RU2168852C2 (en) 1999-07-07 1999-07-07 Active band-pass piezoelectric filter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2168852C2 true RU2168852C2 (en) 2001-06-10
RU99114823A RU99114823A (en) 2001-08-20

Family

ID=20222406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99114823A RU2168852C2 (en) 1999-07-07 1999-07-07 Active band-pass piezoelectric filter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2168852C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2486664C1 (en) * 2012-02-10 2013-06-27 Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") Active piezoelectric band-stop filter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЗЕЛЯХ Э.В. и др. Активные широкополосные пьезоэлектрические фильтры. - Электросвязь, 1981, № 10, с.57. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2486664C1 (en) * 2012-02-10 2013-06-27 Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") Active piezoelectric band-stop filter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hou et al. Current-mode and voltage-mode universal biquads using a single current-feedback amplifier
Shah et al. Current-mode active-only universal filter
RU2168852C2 (en) Active band-pass piezoelectric filter
JP2664675B2 (en) Bandpass filter
US4423394A (en) Multiple pole bandpass filter having monolithic crystal elements
CA1044772A (en) Monolithic crystal filter
RU2190294C1 (en) Piezoelectric active band filter
RU2296418C1 (en) Broadband multichannel piezoelectric filtering device
RU2340079C1 (en) Active band-pass piezoelectric filter
RU2168851C1 (en) Active band-pass piezoelectric filter
RU2397609C1 (en) Multi-channel active piezoelectric filter
RU2171009C1 (en) Active piezoelectric filter
RU2058058C1 (en) Broad-band active piezoelectric filter
Dumawipata et al. Cascadable current-mode multifunction filter with two inputs and three outputs using CDTAs
RU2195070C1 (en) Active broadband piezoelectric filter
RU2266612C2 (en) Digitally tunable active piezoelectric filter
RU2209505C2 (en) Active piezoelectric filter
RU2190925C1 (en) Dual-split active piezoelectric filter
RU2172061C1 (en) Active band-pass piezoelectric filter
Singh et al. Universal transadmittance filter using CMOS MOCDTA
RU2157045C1 (en) Active piezoelectric delay line
RU2190923C1 (en) Active broadband piezoelectric filter
RU2307461C2 (en) Active polar piezo-electric filter
RU2168850C1 (en) Active band-pass piezoelectric filter
RU2033688C1 (en) Active piezoelectric band filter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070708