RU2677362C1 - Active rc filter - Google Patents

Active rc filter Download PDF

Info

Publication number
RU2677362C1
RU2677362C1 RU2018108897A RU2018108897A RU2677362C1 RU 2677362 C1 RU2677362 C1 RU 2677362C1 RU 2018108897 A RU2018108897 A RU 2018108897A RU 2018108897 A RU2018108897 A RU 2018108897A RU 2677362 C1 RU2677362 C1 RU 2677362C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
operational amplifier
inverting input
output
operational
resistor connected
Prior art date
Application number
RU2018108897A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дарья Юрьевна Денисенко
Николай Николаевич Прокопенко
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ)
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 бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ)
Priority to RU2018108897A priority Critical patent/RU2677362C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2677362C1 publication Critical patent/RU2677362C1/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
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • G11C19/18—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using capacitors as main elements of the stages
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • G11C19/28—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements
    • G11C19/282—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements with charge storage in a depletion layer, i.e. charge coupled devices [CCD]
    • G11C19/285—Peripheral circuits, e.g. for writing into the first stage; for reading-out of the last stage
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C27/00—Electric analogue stores, e.g. for storing instantaneous values
    • G11C27/02—Sample-and-hold arrangements
    • G11C27/024—Sample-and-hold arrangements using a capacitive memory element
    • G11C27/026—Sample-and-hold arrangements using a capacitive memory element associated with an amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00—Networks using active elements
    • H03H11/02—Multiple-port networks
    • H03H11/04—Frequency selective two-port networks
    • H03H11/12—Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback
    • H03H11/1217—Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback using a plurality of operational amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00—Networks using active elements
    • H03H11/02—Multiple-port networks
    • H03H11/04—Frequency selective two-port networks
    • H03H11/12—Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback
    • H03H11/1217—Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback using a plurality of operational amplifiers
    • H03H11/1234—Modifications to reduce detrimental influences of amplifier imperfections, e.g. limited gain-bandwith product, limited input impedance
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00—Networks using active elements
    • H03H11/02—Multiple-port networks
    • H03H11/04—Frequency selective two-port networks
    • H03H11/12—Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback
    • H03H11/1217—Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback using a plurality of operational amplifiers
    • H03H11/1252—Two integrator-loop-filters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H19/00—Networks using time-varying elements, e.g. N-path filters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H19/00—Networks using time-varying elements, e.g. N-path filters
    • H03H19/004—Switched capacitor networks
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/13—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals
    • H03K5/135—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals by the use of time reference signals, e.g. clock signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)

Abstract

FIELD: microelectronic circuitry.
SUBSTANCE: invention relates to the field of analog microelectronic circuitry and can be used as a device for frequency selection in modern communication and telecommunication systems. Active RC filter contains input 1 and output 2 of the device, first 3, second 4 and third 5 differential operational amplifiers, first 6 resistor, connected between the input of device 1 and the non-inverting input of first 3 operational amplifier, second 7 resistor connected between the non-inverting input of first 3 operational amplifier and common bus 8, third 9 resistor connected between the non-inverting input of first 3 operational amplifier and the output of device 2, fourth 10 resistor connected between the inverting input of first 3 operational amplifier and common bus 8, fifth 11 resistor connected between the output of first 3 operational amplifiers and the inverting input of first 3 operational amplifiers, sixth 12th resistor connected between the output of first 3 operational amplifiers and the inverting input of second 4 operational amplifiers, the seventh 13th resistor connected between the output of second 4 operational amplifiers and the inverting input of third 5 operational amplifiers, eighth 14 resistor connected between the output of third 5 operational amplifier and the inverting input of first 3 operational amplifier, first 15 capacitor, connected between the output of second 4 operational amplifier and the inverting input of second 4 operational amplifier, second 16 capacitor connected between the output of third 5 operational amplifier and the inverting input of third 5 operational amplifier, non-inverting input of second 4 operational amplifier is connected to common bus 8. In this case, the inverting input of second 4 operational amplifier is connected to the non-inverting input of third 5 operational amplifier.
EFFECT: technical result consists in reducing the influence of the amplification area of the applied operational amplifiers (OA) on the amplitude-frequency characteristic of the band-pass active RC filter and allows extending the frequency range of the filter, including when using micropower OA.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области аналоговой микросхемотехники и может быть использовано в качестве устройства частотной селекции в современных системах связи и телекоммуникации.The invention relates to the field of analog microcircuitry and can be used as a frequency selection device in modern communication systems and telecommunications.

Известно значительное количество схем активных полосовых RC-фильтров второго порядка, обеспечивающих выделение заданного спектра входных сигналов [1-8]. К числу их важнейших параметров относится добротность и коэффициент передачи на частоте резонанса [2].There are a significant number of schemes of active second-order RC bandpass filters that provide the allocation of a given spectrum of input signals [1-8]. Among their most important parameters are the quality factor and the transfer coefficient at the resonance frequency [2].

Ближайшим прототипом (фиг. 1) заявляемого устройства является так называемый KHN полосовой фильтр (Хьюлсман Л.П., Аллен Ф.Е. Введение в теорию и расчет активных фильтров: Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1984. – 384 с. Рис. 5.3-1 на стр. 208) [1]. Он содержит (фиг. 1) вход 1 и выход 2 устройства, первый 3, второй 4 и третий 5 дифференциальные операционные усилители, первый 6 резистор, включенный между входом устройства 1 и неинвертирующим входом первого 3 операционного усилителя, второй 7 резистор, включенный между неинвертирующим входом первого 3 операционного усилителя и общей шиной 8, третий 9 резистор, включенный между неинвертирующим входом первого 3 операционного усилителя и выходом устройства 2, четвертый 10 резистор, включенный между инвертирующим входом первого 3 операционного усилителя и общей шиной 8, пятый 11 резистор, включенный между выходом первого 3 операционного усилителя и инвертирующим входом первого 3 операционного усилителя, шестой 12 резистор, включенный между выходом первого 3 операционного усилителя и инвертирующим входом второго 4 операционного усилителя, седьмой 13 резистор, включенный между выходом второго 4 операционного усилителя и инвертирующем входом третьего 5 операционного усилителя, восьмой 14 резистор, включенный между выходом третьего 5 операционного усилителя и инвертирующим входом первого 3 операционного усилителя, первый 15 конденсатор, включенный между выходом второго 4 операционного усилителя и инвертирующим входом второго 4 операционного усилителя, второй 16 конденсатор, включенный между выходом третьего 5 операционного усилителя и инвертирующим входом третьего 5 операционного усилителя, причем, неинвертирующий вход второго 4 операционного усилителя связан с общей шиной 8.The closest prototype (Fig. 1) of the claimed device is the so-called KHN band-pass filter (Huylsman L.P., Allen F.E. Introduction to the theory and calculation of active filters: Transl. From English - M .: Radio and communication, 1984. - 384 p. Fig. 5.3-1 on p. 208) [1]. It contains (Fig. 1) input 1 and output 2 of the device, the first 3, second 4 and third 5 differential operational amplifiers, the first 6 resistor connected between the input of the device 1 and the non-inverting input of the first 3 operational amplifier, the second 7 resistor connected between the non-inverting the input of the first 3 operational amplifier and the common bus 8, the third 9 resistor connected between the non-inverting input of the first 3 operational amplifier and the output of the device 2, the fourth 10 resistor connected between the inverting input of the first 3 operational Itel and common bus 8, the fifth 11 resistor connected between the output of the first 3 operational amplifier and the inverting input of the first 3 operational amplifier, the sixth 12 resistor connected between the output of the first 3 operational amplifier and the inverting input of the second 4 operational amplifier, the seventh 13 resistor included between the output of the second 4 operational amplifier and the inverting input of the third 5 operational amplifier, the eighth 14 resistor connected between the output of the third 5 operational amplifier and the inverting input of the first 3 operational amplifiers, the first 15 capacitor connected between the output of the second 4 operational amplifier and the inverting input of the second 4 operational amplifier, the second 16 capacitor connected between the output of the third 5 operational amplifier and the inverting input of the third 5 operational amplifier, moreover, the non-inverting input of the second 4 operational amplifier connected to a common bus 8.

Существенный недостаток известного активного полосового
RC-фильтра второго порядка состоит в том, что с повышением частоты квазирезинанса на его амплитудно-частотную характеристику начинают оказывать существенное влияние площади усиления (GB) применяемых операционных усилителей (ОУ). Как следствие, при использовании в его структуре микромощных ОУ с «плохими» значениями GB диапазон рабочих частот фильтра-прототипа получается небольшим. A significant disadvantage of the known active band
The second-order RC filter consists in the fact that with an increase in the frequency of quasi-resonance, the gain area of the applied operational amplifiers (op amps) begins to have a significant effect on its amplitude-frequency characteristic. As a result, when using micropower op-amps with “bad” GB values in its structure, the operating frequency range of the prototype filter is small.

Основная задача предполагаемого изобретения состоит в уменьшении влияния GB применяемых операционных усилителей на амплитудно-частотную характеристику фильтра. Это позволяет расширить диапазон рабочих частот фильтра, в том числе при использовании микромощных операционных усилителей. The main objective of the proposed invention is to reduce the effect of GB applied operational amplifiers on the frequency response of the filter. This allows you to expand the operating frequency range of the filter, including when using micropower operational amplifiers.

Поставленная задача достигается тем, что в активном полосовом RC-фильтре второго порядка содержащего вход 1 и выход 2 устройства, первый 3, второй 4 и третий 5 дифференциальные операционные усилители, первый 6 резистор, включенный между входом устройства 1 и неинвертирующим входом первого 3 операционного усилителя, второй 7 резистор, включенный между неинвертирующим входом первого 3 операционного усилителя и общей шиной 8, третий 9 резистор, включенный между неинвертирующим входом первого 3 операционного усилителя и выходом устройства 2, четвертый 10 резистор, включенный между инвертирующим входом первого 3 операционного усилителя и общей шиной 8, пятый 11 резистор, включенный между выходом первого 3 операционного усилителя и инвертирующим входом первого 3 операционного усилителя, шестой 12 резистор, включенный между выходом первого 3 операционного усилителя и инвертирующим входом второго 4 операционного усилителя, седьмой 13 резистор, включенный между выходом второго 4 операционного усилителя и инвертирующем входом третьего 5 операционного усилителя, восьмой 14 резистор, включенный между выходом третьего 5 операционного усилителя и инвертирующим входом первого 3 операционного усилителя, первый 15 конденсатор, включенный между выходом второго 4 операционного усилителя и инвертирующим входом второго 4 операционного усилителя, второй 16 конденсатор, включенный между выходом третьего 5 операционного усилителя и инвертирующим входом третьего 5 операционного усилителя, причем, неинвертирующий вход второго 4 операционного усилителя связан с общей шиной 8, предусмотрены новые связи между элементами схемы – инвертирующий вход второго 4 операционного усилителя соединен с неинвертирующим входом третьего 5 операционного усилителя.The problem is achieved in that in an active second-order RC bandpass filter containing input 1 and output 2 of the device, the first 3, second 4 and third 5 differential operational amplifiers, the first 6 resistor connected between the input of the device 1 and the non-inverting input of the first 3 operational amplifier , the second 7 resistor connected between the non-inverting input of the first 3 operational amplifier and the common bus 8, the third 9 resistor connected between the non-inverting input of the first 3 operational amplifier and the output of the device 2, four the fifth 10 resistor connected between the inverting input of the first 3 operational amplifier and the common bus 8, the fifth 11 resistor connected between the output of the first 3 operational amplifier and the inverting input of the first 3 operational amplifier, the sixth 12 resistor connected between the output of the first 3 operational amplifier and the inverting input the second 4 operational amplifiers, the seventh 13 resistor connected between the output of the second 4 operational amplifiers and the inverting input of the third 5 operational amplifiers, the eighth 14 resistor included th between the output of the third 5 operational amplifier and the inverting input of the first 3 operational amplifier, the first 15 capacitor connected between the output of the second 4 operational amplifier and the inverting input of the second 4 operational amplifier, the second 16 capacitor connected between the output of the third 5 operational amplifier and the inverting input of the third 5 operational amplifier, moreover, the non-inverting input of the second 4 operational amplifier is connected to a common bus 8, there are new connections between circuit elements - inverting the input of the second 4 operational amplifier is connected to the non-inverting input of the third 5 operational amplifier.

На чертеже фиг. 1 показана схема полосового фильтра-прототипа, а на чертеже фиг. 2 – схема заявляемого устройства с уменьшенным влиянием GB на добротность и коэффициент передачи фильтра.In the drawing of FIG. 1 shows a diagram of a bandpass prototype filter, and in the drawing of FIG. 2 is a diagram of the inventive device with a reduced effect of GB on the quality factor and transmission coefficient of the filter.

На чертеже фиг. 3 приведены результаты компьютерного моделирования амплитудно-частотных характеристик схемы заявляемого активного RC-фильтра (семейство графиков 1) и схемы KHN фильтра-прототипа (семейство графиков 2) в среде MicroCap на моделях операционных усилителей LF155.In the drawing of FIG. 3 shows the results of computer simulation of the amplitude-frequency characteristics of the circuit of the claimed active RC filter (family of graphs 1) and the KHN circuit of the prototype filter (family of graphs 2) in the MicroCap environment on models of operational amplifiers LF155.

Активный RC-фильтр фиг. 2 содержит вход 1 и выход 2 устройства, первый 3, второй 4 и третий 5 дифференциальные операционные усилители, первый 6 резистор, включенный между входом устройства 1 и неинвертирующим входом первого 3 операционного усилителя, второй 7 резистор, включенный между неинвертирующим входом первого 3 операционного усилителя и общей шиной 8, третий 9 резистор, включенный между неинвертирующим входом первого 3 операционного усилителя и выходом устройства 2, четвертый 10 резистор, включенный между инвертирующим входом первого 3 операционного усилителя и общей шиной 8, пятый 11 резистор, включенный между выходом первого 3 операционного усилителя и инвертирующим входом первого 3 операционного усилителя, шестой 12 резистор, включенный между выходом первого 3 операционного усилителя и инвертирующим входом второго 4 операционного усилителя, седьмой 13 резистор, включенный между выходом второго 4 операционного усилителя и инвертирующем входом третьего 5 операционного усилителя, восьмой 14 резистор, включенный между выходом третьего 5 операционного усилителя и инвертирующим входом первого 3 операционного усилителя, первый 15 конденсатор, включенный между выходом второго 4 операционного усилителя и инвертирующим входом второго 4 операционного усилителя, второй 16 конденсатор, включенный между выходом третьего 5 операционного усилителя и инвертирующим входом третьего 5 операционного усилителя, причем, неинвертирующий вход второго 4 операционного усилителя связан с общей шиной 8. Для достижения заявляемого положительного эффекта инвертирующий вход второго 4 операционного усилителя соединен с неинвертирующим входом третьего 5 операционного усилителя.The active RC filter of FIG. 2 contains input 1 and output 2 of the device, the first 3, second 4 and third 5 differential operational amplifiers, the first 6 resistor connected between the input of device 1 and the non-inverting input of the first 3 operational amplifier, the second 7 resistor connected between the non-inverting input of the first 3 operational amplifier and a common bus 8, a third 9 resistor connected between the non-inverting input of the first 3 operational amplifier and the output of device 2, a fourth 10 resistor connected between the inverting input of the first 3 operational amplifier and common bus 8, the fifth 11 resistor connected between the output of the first 3 operational amplifier and the inverting input of the first 3 operational amplifier, the sixth 12 resistor connected between the output of the first 3 operational amplifier and the inverting input of the second 4 operational amplifier, the seventh 13 resistor connected between the output of the second 4 operational amplifiers and the inverting input of the third 5 operational amplifiers, the eighth 14 resistor connected between the output of the third 5 operational amplifiers and the inverting input of the first 3 operational ion amplifier, the first 15 capacitor connected between the output of the second 4 operational amplifier and the inverting input of the second 4 operational amplifier, the second 16 capacitor connected between the output of the third 5 operational amplifier and the inverting input of the third 5 operational amplifier, moreover, the non-inverting input of the second 4 operational amplifier with a common bus 8. To achieve the claimed positive effect, the inverting input of the second 4 operational amplifier is connected to the non-inverting input of the third 5 operational ion amplifier.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства фиг. 2. Свойства активного RC-фильтра второго порядка определяются коэффициентами его передаточной функции

Figure 00000001
, которая может быть представлена следующей формулойConsider the operation of the proposed device of FIG. 2. The properties of an active second-order RC filter are determined by the coefficients of its transfer function
Figure 00000001
 which can be represented by the following formula

Figure 00000002
(1),
Figure 00000002
 (one),

где ωp – частота полюса, М – коэффициент передачи фильтра на частоте полюса, dp – затухание полюса,

Figure 00000003
,
Figure 00000004
 и
Figure 00000005
 – коэффициенты передаточной функции
Figure 00000001
, s – комплексная переменная Лапласа, Qp=1/dp – добротность полюса.where ω p is the frequency of the pole, M is the transmission coefficient of the filter at the frequency of the pole, d p is the attenuation of the pole,
Figure 00000003
 ,
Figure 00000004
 and
Figure 00000005
 - transfer function coefficients
Figure 00000001
 , s is the Laplace complex variable, Q p = 1 / d p is the quality factor of the pole.

Основные параметры (М, ωp и dp) полосового фильтра-прототипа (фиг.1) и предлагаемого полосового фильтра (фиг. 2) для случая применения ОУ с частотонезависимыми коэффициентами усиления (идеальных ОУ с GB=∞) определяются следующими одинаковыми формулами:The main parameters (M, ω p and d p ) of the band-pass filter prototype (Fig. 1) and the proposed band-pass filter (Fig. 2) for the case of op-amp with frequency-independent gain (ideal opamp with GB = ∞) are determined by the following identical formulas:

- коэффициент передачи на частоте полюса- transmission coefficient at the pole frequency

Figure 00000006
(2)
Figure 00000006
 (2)

- частота полюса- pole frequency

Figure 00000007
(3)
Figure 00000007
 (3)

- затухание полюса- pole attenuation

Figure 00000008
(4)
Figure 00000008
 (four)

где

Figure 00000009
Figure 00000010
 
Figure 00000011
Figure 00000012
 – коэффициенты передачи,
Figure 00000013
Figure 00000014
 – постоянные времени первого и второго интеграторов,
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022
 – сопротивления первого 6, второго 7, третьего 9, четвертого 10, пятого 11, шестого 12, седьмого 13 и восьмого 14 резисторов,
Figure 00000023
Figure 00000024
 – емкости первого 15 и второго 16 конденсаторов.Where
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
 - transmission ratios,
Figure 00000013
Figure 00000014
 - time constants of the first and second integrators,
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022
 - resistance of the first 6, second 7, third 9, fourth 10, fifth 11, sixth 12, seventh 13 and eighth 14 resistors,
Figure 00000023
Figure 00000024
 - capacity of the first 15 and second 16 capacitors.

Коэффициент усиления реального ОУ зависит от частоты. Скорректированный ОУ можно представить передаточной функцией первого порядкаThe gain of a real op-amp depends on the frequency. The adjusted opamp can be represented as the first-order transfer function

Figure 00000025
,(5)
Figure 00000025
 ,(5)

где

Figure 00000026
– коэффициента усиления ОУ на постоянном токе (на нулевой частоте),
Figure 00000027
– частота среза ОУ (частота, на которой
Figure 00000028
уменьшается до уровня
Figure 00000029
), GB – площадь усиления ОУ.Where
Figure 00000026
 - gain of the op-amp at constant current (at zero frequency),
Figure 00000027
 - the cutoff frequency of the opamp (the frequency at which
Figure 00000028
 decreases to level
Figure 00000029
 ), GB is the gain area of the opamp.

Коэффициенты передаточной функции (1) фильтра-прототипа фиг. 1 находятся по формуламThe transfer function coefficients (1) of the filter prototype of FIG. 1 are found by the formulas

Figure 00000030
,(6)
Figure 00000030
 , (6)

Figure 00000031
.(7)
Figure 00000031
 . (7)

В заявляемом фильтре фиг. 2 под воздействием частотной зависимости коэффициента усиления ОУ и конечного значения GB аналогичные коэффициенты формулы (1) определяются уравнениями: In the inventive filter of FIG. 2 under the influence of the frequency dependence of the gain of the OS and the final value of GB, the similar coefficients of formula (1) are determined by the equations:

Figure 00000032
, (8)
Figure 00000032
 , (8)

Figure 00000033
.(9)
Figure 00000033
 .(9)

В формулах (6) - (9) приняты следующие обозначения:

Figure 00000034
Figure 00000035
и
Figure 00000036
 – площади усиления первого 3, второго 4 и третьего 5 операционных усилителей.In formulas (6) - (9), the following notation is used:
Figure 00000034
Figure 00000035
 and
Figure 00000036
 - gain area of the first 3, second 4 and third 5 operational amplifiers.

Сравнение формул (6)-(9), определяющих коэффициенты передаточных функций заявляемого устройства и устройства-прототипа, показывает, что благодаря введению новой связи инвертирующего входа второго 4 операционного усилителя с неинвертирующим входом третьего 5 операционного усилителя в заявляемом устройстве в формулах (8) и (9) появляются дополнительные коэффициенты, зависящие от площадей усиления ОУ, которые и позволяют уменьшить влияние частотных свойств ОУ на параметры полосового фильтра.A comparison of formulas (6) - (9), which determine the transfer function coefficients of the claimed device and the prototype device, shows that due to the introduction of a new connection of the inverting input of the second 4 operational amplifier with the non-inverting input of the third 5 operational amplifier in the claimed device in formulas (8) and (9) additional coefficients appear, depending on the gain areas of the opamp, which can reduce the influence of the frequency properties of the opamp on the bandpass filter parameters.

Следует также заметить, что из формул (6)-(9) при

Figure 00000037
находятся идеализированные параметры схем сравниваемых фильтров (2)-(4). Эти же формулы справедливы и для схем фильтров, работающих на низких частотах, где влияние площадей усиления ОУ пренебрежимо мало.It should also be noted that from formulas (6) - (9) for
Figure 00000037
 idealized parameters of the circuits of the compared filters (2) - (4) are found. The same formulas are also valid for filter circuits operating at low frequencies, where the influence of the gain areas of the opamp is negligible.

Результаты компьютерного моделирования фильтра-прототипа и заявляемого устройства приведены на чертеже фиг. 3. Анализ этих графиков показывает, что схемы заявляемого полосового фильтра и фильтра-прототипа при идентичных параметрах пассивных и активных элементов имеют разное отклонение АЧХ от расчетного значения, которое в наибольшей степени проявляется в области высоких частот. Причем у заявляемого полосового фильтра это отклонение значительно ниже. В зависимости от реализуемой добротности фильтром и частотных свойств усилителей в заявляемом полосовом фильтре частотный диапазон его работы оказывается примерно в 1,5 раза больше, чем в фильтре-прототипе. Причем этот эффект достигается за счет введения единственной новой связи между элементами схемы-прототипа.The results of computer simulation of the prototype filter and the claimed device are shown in the drawing of FIG. 3. The analysis of these graphs shows that the schemes of the claimed bandpass filter and the prototype filter with identical parameters of passive and active elements have different deviations of the frequency response from the calculated value, which is most manifested in the high-frequency region. Moreover, the claimed band-pass filter, this deviation is much lower. Depending on the quality factor implemented by the filter and the frequency properties of the amplifiers in the inventive bandpass filter, the frequency range of its operation is approximately 1.5 times larger than in the prototype filter. Moreover, this effect is achieved by introducing the only new connection between the elements of the prototype circuit.

Таким образом, предлагаемая схема полосового активного RC-фильтра второго порядка обладает существенными преимуществами в сравнении с известным схемотехническим решением.Thus, the proposed second-order active RC filter of the second order has significant advantages in comparison with the known circuitry solution.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКBIBLIOGRAPHIC LIST

1. Хьюлсман Л.П., Аллен Ф.Е. Введение в теорию и расчет активных фильтров: Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1984. – 384 с.1. Hyulsman L.P., Allen F.E. Introduction to the theory and calculation of active filters: Per. from English - M .: Radio and communication, 1984. - 384 p.

2. Справочник по расчету и проектированию ARC-схем / С. А. Букашкин и др.; под ред. А. А. Ланнэ. М.: Радио и связь, 1984. – 366 с.2. Reference on the calculation and design of ARC-schemes / S. A. Bukashkin and others; ed. A.A. Lanne. M .: Radio and communication, 1984. - 366 p.

3. Мошиц Г., Хорн П. Проектирование активных фильтров: Пер. с англ. – М.: Мир, 1984. – 320 с.3. Moshits G., Horn P. Design of active filters: Per. from English - M .: Mir, 1984. - 320 p.

4. Капустян В.И. Активные RC-фильтры высокого порядка. – М.: Радио и связь, 1985. – 248 с.4. Kapustyan V.I. Active high-order RC filters. - M .: Radio and communications, 1985 .-- 248 p.

5. Г. Лэм. Аналоговые и цифровые фильтры. Расчет и реализация: Пер. с англ. – М.: Мир, 1982. – 592 с.5. G. Lam. Analog and digital filters. Calculation and implementation: Per. from English - M .: Mir, 1982. - 592 p.

6. P.V. Ananda Mohan. VLSI Analog Filters: Active RC, OTA-C, and SC / Birkhäuser, 2013. – 620 pp.6. P.V. Ananda Mohan. VLSI Analog Filters: Active RC, OTA-C, and SC / Birkhäuser, 2013 .-- 620 pp.

7. Schubert Thomas F., Kim Ernest M. Fundamentals of Electronics, Book 3. Active Filters and Amplifier Frequency Response / Morgan & Claypool Publishers, 2014. – 924 pp.7. Schubert Thomas F., Kim Ernest M. Fundamentals of Electronics, Book 3. Active Filters and Amplifier Frequency Response / Morgan & Claypool Publishers, 2014 .-- 924 pp.

8. Hercules G. Dimopoulos. Analog Electronic Filters: Theory, Design and Synthesis / Springer Science+Business Media New York, 2015. – 577 pp.8. Hercules G. Dimopoulos. Analog Electronic Filters: Theory, Design and Synthesis / Springer Science + Business Media New York, 2015 .-- 577 pp.

Claims (1)

Активный RC-фильтр, содержащий вход (1) и выход (2) устройства, первый (3), второй (4) и третий (5) дифференциальные операционные усилители, первый (6) резистор, включенный между входом устройства (1) и неинвертирующим входом первого (3) операционного усилителя, второй (7) резистор, включенный между неинвертирующим входом первого (3) операционного усилителя и общей шиной (8), третий (9) резистор, включенный между неинвертирующим входом первого (3) операционного усилителя и выходом устройства (2), четвертый (10) резистор, включенный между инвертирующим входом первого (3) операционного усилителя и общей шиной (8), пятый (11) резистор, включенный между выходом первого (3) операционного усилителя и инвертирующим входом первого (3) операционного усилителя, шестой (12) резистор, включенный между выходом первого (3) операционного усилителя и инвертирующим входом второго (4) операционного усилителя, седьмой (13) резистор, включенный между выходом второго (4) операционного усилителя и инвертирующем входом третьего (5) операционного усилителя, восьмой (14) резистор, включенный между выходом третьего (5) операционного усилителя и инвертирующим входом первого (3) операционного усилителя, первый (15) конденсатор, включенный между выходом второго (4) операционного усилителя и инвертирующим входом второго (4) операционного усилителя, второй (16) конденсатор, включенный между выходом третьего (5) операционного усилителя и инвертирующим входом третьего (5) операционного усилителя, причем неинвертирующий вход второго (4) операционного усилителя связан с общей шиной (8), отличающийся тем, что инвертирующий вход второго (4) операционного усилителя соединен с неинвертирующим входом третьего (5) операционного усилителя. An active RC filter containing the input (1) and output (2) of the device, the first (3), second (4) and third (5) differential operational amplifiers, the first (6) resistor connected between the input of the device (1) and non-inverting the input of the first (3) operational amplifier, the second (7) resistor connected between the non-inverting input of the first (3) operational amplifier and the common bus (8), the third (9) resistor connected between the non-inverting input of the first (3) operational amplifier and the output of the device (2) a fourth (10) resistor connected between the inverting input the first (3) operational amplifier and the common bus (8), the fifth (11) resistor connected between the output of the first (3) operational amplifier and the inverting input of the first (3) operational amplifier, the sixth (12) resistor connected between the output of the first (3 ) of the operational amplifier and the inverting input of the second (4) operational amplifier, the seventh (13) resistor connected between the output of the second (4) operational amplifier and the inverting input of the third (5) operational amplifier, the eighth (14) resistor connected between the output of the third (5) ) operational the amplifier and the inverting input of the first (3) operational amplifier, the first (15) capacitor connected between the output of the second (4) operational amplifier and the inverting input of the second (4) operational amplifier, the second (16) capacitor connected between the output of the third (5) operational an amplifier and an inverting input of a third (5) operational amplifier, wherein the non-inverting input of the second (4) operational amplifier is connected to a common bus (8), characterized in that the inverting input of the second (4) operational amplifier is connected to a non-invert uyuschim input of the third (5) of the operational amplifier.
RU2018108897A 2018-03-14 2018-03-14 Active rc filter RU2677362C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018108897A RU2677362C1 (en) 2018-03-14 2018-03-14 Active rc filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018108897A RU2677362C1 (en) 2018-03-14 2018-03-14 Active rc filter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2677362C1 true RU2677362C1 (en) 2019-01-16

Family

ID=65025366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018108897A RU2677362C1 (en) 2018-03-14 2018-03-14 Active rc filter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2677362C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697944C1 (en) * 2019-02-25 2019-08-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Band-pass filter of the second order with independent adjustment of main parameters
RU2707706C1 (en) * 2019-05-24 2019-11-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Universal active rc-filter of the second order on the basis of multi-differential operational amplifiers
RU2722752C1 (en) * 2019-12-11 2020-06-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Band-pass filter with independent adjustment of pole frequency, pole attenuation and transmission coefficient
RU2724917C1 (en) * 2020-03-13 2020-06-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Universal active rc-filter of the second order on multi-differential operational amplifiers with minimum quantity of passive and active elements
RU2736239C1 (en) * 2020-03-13 2020-11-12 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Universal band-pass and rejection filter with controlled bandwidth
RU2737390C1 (en) * 2020-03-13 2020-11-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Universal band-pass filter, low-pass filter and rejection filter on three multi-differential operational amplifiers

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2422291A1 (en) * 1978-04-07 1979-11-02 Cit Alcatel LOW PASS FILTER FOR TELEPHONE BAND
US4886986A (en) * 1984-07-25 1989-12-12 Sharp Kabushiki Kaisha Output signal processor circuit of charge transfer device
RU2113051C1 (en) * 1995-06-26 1998-06-10 Таганрогский государственный радиотехнический университет Active rc filter
RU2149499C1 (en) * 1999-05-07 2000-05-20 Таганрогский государственный радиотехнический университет Universal active rc filter
US6420927B1 (en) * 1999-08-05 2002-07-16 University Of Florida Filter and hold circuit utilizing a charge/discharge current
WO2003065578A1 (en) * 2002-01-31 2003-08-07 Roberto Cavazzoni An active filter

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2422291A1 (en) * 1978-04-07 1979-11-02 Cit Alcatel LOW PASS FILTER FOR TELEPHONE BAND
US4886986A (en) * 1984-07-25 1989-12-12 Sharp Kabushiki Kaisha Output signal processor circuit of charge transfer device
RU2113051C1 (en) * 1995-06-26 1998-06-10 Таганрогский государственный радиотехнический университет Active rc filter
RU2149499C1 (en) * 1999-05-07 2000-05-20 Таганрогский государственный радиотехнический университет Universal active rc filter
US6420927B1 (en) * 1999-08-05 2002-07-16 University Of Florida Filter and hold circuit utilizing a charge/discharge current
WO2003065578A1 (en) * 2002-01-31 2003-08-07 Roberto Cavazzoni An active filter

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697944C1 (en) * 2019-02-25 2019-08-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Band-pass filter of the second order with independent adjustment of main parameters
RU2707706C1 (en) * 2019-05-24 2019-11-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Universal active rc-filter of the second order on the basis of multi-differential operational amplifiers
RU2722752C1 (en) * 2019-12-11 2020-06-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Band-pass filter with independent adjustment of pole frequency, pole attenuation and transmission coefficient
RU2724917C1 (en) * 2020-03-13 2020-06-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Universal active rc-filter of the second order on multi-differential operational amplifiers with minimum quantity of passive and active elements
RU2736239C1 (en) * 2020-03-13 2020-11-12 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Universal band-pass and rejection filter with controlled bandwidth
RU2737390C1 (en) * 2020-03-13 2020-11-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Universal band-pass filter, low-pass filter and rejection filter on three multi-differential operational amplifiers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2677362C1 (en) Active rc filter
RU2704530C1 (en) Broadband band-pass filter with independent adjustment of pole frequency, pole attenuation and transmission coefficient
RU2453985C1 (en) Highly selective band-pass tuneable lc filter
RU2701095C1 (en) Low-sensitivity bandpass filter with independent adjustment of main parameters
RU2737390C1 (en) Universal band-pass filter, low-pass filter and rejection filter on three multi-differential operational amplifiers
RU2656728C1 (en) Arc-filter of bottom frequencies with an independent setting of main parameters
RU2694135C1 (en) High-frequency arc-filter with independent adjustment of main parameters
RU2701038C1 (en) Band-pass filter on two operational amplifiers with independent adjustment of main parameters
RU2736239C1 (en) Universal band-pass and rejection filter with controlled bandwidth
RU156095U1 (en) BAND ROTARY FILTER
RU2748609C1 (en) Fourth-order low-frequency filter
RU199745U1 (en) Tunable notch active RC filter
RU2695981C1 (en) Active rc-filter of lower frequencies of third order with differential input based on operational amplifier with paraphrase output
Koksal Realization of a general all‐pole current transfer function by using CBTA
RU2695977C1 (en) Active third-order low-pass rc filter on an operational amplifier with a paraphrase output
RU2718830C1 (en) Band-pass filter of the second order with independent adjustment of main parameters
RU2721404C1 (en) Active rc-filter with independent adjustment of main parameters
RU2718709C1 (en) Band-pass filter with independent adjustment of main parameters
RU2720558C1 (en) Band-pass filter on two operational amplifiers with independent adjustment of main parameters
RU2724917C1 (en) Universal active rc-filter of the second order on multi-differential operational amplifiers with minimum quantity of passive and active elements
RU2722602C1 (en) Second-order active band-pass filter with independent adjustment of main parameters
RU2722752C1 (en) Band-pass filter with independent adjustment of pole frequency, pole attenuation and transmission coefficient
RU2748663C1 (en) Fourth-order wideband bandpass filter with non-differential input and paraphase output on classical operational amplifiers
CN103618515A (en) Low pass filter
Langhammer et al. Reconnection-Less Reconfigurable Filter Based on Method of Unknown Nodal Voltages Using 4× 4 Matrix

Legal Events

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

Effective date: 20210315