RU2702496C1 - Универсальный активный rc-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей - Google Patents

Универсальный активный rc-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей Download PDF

Info

Publication number
RU2702496C1
RU2702496C1 RU2019107341A RU2019107341A RU2702496C1 RU 2702496 C1 RU2702496 C1 RU 2702496C1 RU 2019107341 A RU2019107341 A RU 2019107341A RU 2019107341 A RU2019107341 A RU 2019107341A RU 2702496 C1 RU2702496 C1 RU 2702496C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
inverting
inputs
operational amplifiers
Prior art date
Application number
RU2019107341A
Other languages
English (en)
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 RU2019107341A priority Critical patent/RU2702496C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2702496C1 publication Critical patent/RU2702496C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00—Networks using active elements
    • 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

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области радиотехники, а также измерительной техники, и может использоваться, например, в качестве ограничителей спектра, включаемых на входе аналого-цифровых преобразователей различного назначения. Технический результат заключается в повышении диапазона регулировочных характеристик. Универсальный активный RC-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей, имеющих по два входных порта, содержащий конденсаторы, резисторы и повторитель напряжения, соединенные между собой таким образом, что в фильтре обеспечивается получение на выходах полного комплекта амплитудно-частотных характеристик (АЧХ), ФНЧ, ФВЧ, ПФ, РФ характеристик, а также независимая регулировка добротности полюса АЧХ, при которой коэффициент передачи и частота полюса АЧХ, зависящие от других параметров элементов, остаются постоянными. 10 з.п. ф-лы, 17 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к области радиотехники, а также измерительной техники, и может использоваться, например, в качестве ограничителей спектра, включаемых на входе аналого-цифровых преобразователей различного назначения.
Универсальные активные RC-фильтры (ARCФ), обеспечивающие на разных выходах формирование амплитудно-частотных характеристик фильтра нижних частот (ФНЧ), фильтра высоких частот (ФВЧ), полосового фильтра (ПФ), режекторного фильтра (РФ), широко используются в современной электронике [1-6] и оказывают существенное влияние на качественные показатели многих аналого-цифровых систем связи и автоматического управления.
Достаточно важным направлением совершенствования ARCФ является подстройка и перестройка их основных параметров, в т.ч. за счет цифровой коммутации пассивных элементов и применения микросхем цифровых потенциометров [7-13].
Один из векторов развития современной теории активных RC-фильтров связан с их построением на новой электронной компонентной базе, в т.ч. на основе так называемых мультидифференциальных операционных усилителей (МОУ), обеспечивающих новые качества устройств частотной селекции [14-47].
Предполагаемое изобретение относится одновременно к трем вышеперечисленным классам активных RC-фильтров.
Ближайшим прототипом заявляемого устройства является схема универсального ARC-фильтра (ПФ, ФНЧ, ФВЧ) на основе МОУ, опубликованная в статье Bhopendra Singh, Abdhesh Kumar Singh, Raj Senani. A new universal biquad filter using differential difference amplifiers and its practical realization, Analog Integr. Circ. Sig Process (2013) 75:293–297, pp.293-297. Он содержит (фиг. 1) первый 1, второй 2, третий 3, четвёртый 4 входы, первый 5 выход устройства, первый 6 и второй 7 мультидифференциальные операционные усилители (МОУ), каждый из которых содержит инвертирующий и неинвертирующий входы первого входного порта, а также инвертирующий и неинвертирующий входы второго входного порта, первый 8 конденсатор, включённый между вторым 2 входом устройства и выходом 5 устройства, второй 9 конденсатор, первый 10 резистор, включённый между выходом первого 6 МОУ и первым 5 выходом устройства, второй 11 резистор, третий 12 резистор, связанный одним выводом с общей шиной источников питания.
Основной существенный недостаток известного устройства фиг. 1 состоит в том, что он не позволяет реализовать полный комплект ARC-фильтров с улучшенными регулировочными характеристиками. Так, в ARCФ-прототипе при регулировке добротности полюса АЧХ изменяется его коэффициент передачи и частота полюса.
Основная задача предполагаемого изобретения состоит в расширении функциональных возможностей универсального ARC-фильтра (получении на его выходах полного комплекта АЧХ фильтров ФНЧ, ФВЧ, ПФ, РФ). Дополнительная задача предполагаемого изобретения – обеспечение независимой регулировки добротности полюса АЧХ, при которой коэффициент передачи и частота полюса АЧХ, зависящие от других параметров элементов, остаются постоянными. Это существенно упрощает процесс подстройки и регулировки устройств частотной селекции на основе предлагаемого схемотехнического решения ARCФ.
Поставленные задачи достигаются тем, что в универсальном активном RC-фильтре на основе мультидифференциальных операционных усилителей фиг. 1, содержащем первый 1, второй 2, третий 3, четвёртый 4 входы, первый 5 выход устройства, первый 6 и второй 7 мультидифференциальные операционные усилители (МОУ), каждый из которых содержит инвертирующий и неинвертирующий входы первого входного порта, а также инвертирующий и неинвертирующий входы второго входного порта, первый 8 конденсатор, включённый между вторым 2 входом устройства и выходом 5 устройства, второй 9 конденсатор, первый 10 резистор, включённый между выходом первого 6 МОУ и первым 5 выходом устройства, второй 11 резистор, третий 12 резистор, связанный одним выводом с общей шиной источников питания, предусмотрены новые элементы и связи – в схему введён дополнительный МОУ 13, содержащий первый и второй входные порты с инвертирующим и неинвертирущим входами, а также четвёртый 14 резистор и дополнительный повторитель напряжения 15, причём выход первого 6 МОУ соединен с инвертирующим входом его первого входного порта, выход второго 7 МОУ соединён с инвертирующим входом его первого входного порта, первый 1 вход устройства соединён с неинвертирующим входом второго входного порта первого 6 МОУ, первый 5 выход устройства соединен с неинвертирующим входом первого входного порта первого 6 МОУ и неинвертирующим входом второго входного порта второго 7 МОУ, инвертирующий вход второго входного порта первого 6 МОУ соединён с неинвертирущим входом первого входного порта второго 7 МОУ, причём выход дополнительного 13 МОУ соединён с инвертирующим входом второго входного порта второго 7 МОУ, между третьим 3 входом устройства и выходом дополнительного 13 МОУ включены последовательно соединенные пятый 16 и шестой 17 резисторы, общий узел которых соединен с инвертирующим входом первого входного порта дополнительного 13 МОУ, инвертирующий вход второго входного порта дополнительного 13 МОУ соединён с пятым 18 входом устройства, неинвертирующий вход первого входного порта дополнительного 13 МОУ связан с шестым 19 входом устройства, между четвёртым 4 входом устройства и выходом второго 7 МОУ включены последовательно соединённые второй 9 конденсатор и второй 11 резистор, общий узел которых подключён к неинвертирующему входу первого входного порта второго 7 МОУ и соединён со входом дополнительного повторителя напряжения 15, выход дополнительного повторителя напряжения 15 соединен с общей шиной источников питания через последовательно соединенные четвёртый 14 резистор и третий 12 резистор, общий узел которых подключён к неинвертирущему входу второго входного порта дополнительного 13 МОУ.
На чертеже фиг. 1 показана схема фильтра-прототипа, а на чертеже фиг. 2 – схема заявляемого активного устройства в соответствии с п. 1, п.2, п.3, п.4 формулы изобретения.
На чертеже фиг. 3 приведена функциональная схема заявляемого ARC-фильтра со всеми возможными вариантами входов и выходов.
На чертеже фиг. 4а представлена схема заявляемого устройства в соответствии с п. 5 формулы изобретения (реализуемые АЧХ на выходах 1, 2(4) и 3: ФВЧ(-)+ПФ(-), ФНЧ(+), ФНЧ), а на чертеже фиг. 4б - амплитудно-частотные характеристики активных RC-фильтров ФВЧ(-)+ПФ(-), ФНЧ(+), ФНЧ), реализуемых в схеме фиг. 4а для выходов 1, 2(4) и 3 соответственно.
На чертеже фиг. 5а показана схема заявляемого устройства в соответствии с п. 6 формулы изобретения (реализуемые АЧХ на выходах 1, 2(4) и 3: ФВЧ(-)+ПФ(-), ПФ, ПФ(+)), а на чертеже фиг. 5б - амплитудно-частотные характеристики активных RC-фильтров (ФВЧ(-)+ПФ(-), ПФ, ПФ(+)), реализуемых в схеме фиг. 5а для выходов 1, 2(4) и 3 соответственно.
На чертеже фиг. 6а приведена схема заявляемого устройства в соответствии с п. 7 формулы изобретения (реализуемые АЧХ на выходах 1, 2(4) и 3: ФНЧ(+), ПФ, РФ(+)), а на чертеже фиг. 6б - амплитудно-частотные характеристики активных RC-фильтров (ФНЧ(+), ПФ, РФ(+)), реализуемых в схеме фиг. 6а для выходов 1, 2(4) и 3 соответственно.
На чертеже фиг. 7а представлена схема заявляемого устройства в соответствии с п. 8 формулы изобретения (реализуемые АЧХ на выходах 1, 2(4) и 3: ПФ, ФВЧ(+), ФВЧ), а на чертеже фиг. 7б - амплитудно-частотные характеристики активных RC-фильтров (ПФ, ФВЧ(+), ФВЧ), реализуемых в схеме фиг. 7а для выходов 1, 2(4) и 3 соответственно.
На чертеже фиг. 8а показана схема заявляемого устройства в соответствии с п. 9 формулы изобретения (реализуемые АЧХ на выходах 1, 2(4) и 3: ФНЧ(+), ПФ, РФ(+)), а на чертеже фиг. 8б - амплитудно-частотные характеристики активных RC-фильтров (ФНЧ(+), ПФ, РФ(+)), реализуемых в схеме фиг. 8а для выходов 1, 2(4) и 3 соответственно.
На чертеже фиг. 9а приведена схема заявляемого устройства в соответствии с п. 10 формулы изобретения (реализуемые АЧХ на выходах 1, 2(4) и 3: ФНЧ(+), ПФ, РФ(+)), а на чертеже фиг. 9б - амплитудно-частотные характеристики активных RC-фильтров (ФНЧ(+), ПФ, РФ(+)), реализуемых в схеме фиг. 9а для выходов 1, 2(4) и 3 соответственно.
На чертеже фиг. 10а представлена схема заявляемого устройства в соответствии с п. 11 формулы изобретения (реализуемые АЧХ на выходах 1, 2(4) и 3: ФНЧ, РФ(+), РФ), а на чертеже фиг. 10б - амплитудно-частотные характеристики активных RC-фильтров (ФНЧ, РФ(+), РФ), реализуемых в схеме фиг. 10а для выходов 1, 2(4) и 3 соответственно.
Названные выше амплитудно-частотные характеристики частных вариантов построения заявляемого устройства получены в результате компьютерного моделирования соответствующих частных схем ARCФ в среде MicroCap на моделях мультидифференциальных операционных усилителей AD830 фирмы Analog Devices (США).
Универсальный активный RC-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей фиг. 2 содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвёртый 4 входы, первый 5 выход устройства, первый 6 и второй 7 мультидифференциальные операционные усилители (МОУ), каждый из которых содержит инвертирующий и неинвертирующий входы первого входного порта, а также инвертирующий и неинвертирующий входы второго входного порта, первый 8 конденсатор, включённый между вторым 2 входом устройства и выходом 5 устройства, второй 9 конденсатор, первый 10 резистор, включённый между выходом первого 6 МОУ и первым 5 выходом устройства, второй 11 резистор, третий 12 резистор, связанный одним выводом с общей шиной источников питания. В схему введён дополнительный МОУ 13, содержащий первый и второй входные порты с инвертирующим и неинвертирущим входами, а также четвёртый 14 резистор и дополнительный повторитель напряжения 15, причём выход первого 6 МОУ соединен с инвертирующим входом его первого входного порта, выход второго 7 МОУ соединён с инвертирующим входом его первого входного порта, первый 1 вход устройства соединён с неинвертирующим входом второго входного порта первого 6 МОУ, первый 5 выход устройства соединен с неинвертирующим входом первого входного порта первого 6 МОУ и неинвертирующим входом второго входного порта второго 7 МОУ, инвертирующий вход второго входного порта первого 6 МОУ соединён с неинвертирущим входом первого входного порта второго 7 МОУ, причём выход дополнительного 13 МОУ соединён с инвертирующим входом второго входного порта второго 7 МОУ, между третьим 3 входом устройства и выходом дополнительного 13 МОУ включены последовательно соединенные пятый 16 и шестой 17 резисторы, общий узел которых соединен с инвертирующим входом первого входного порта дополнительного 13 МОУ, инвертирующий вход второго входного порта дополнительного 13 МОУ соединён с пятым 18 входом устройства, неинвертирующий вход первого входного порта дополнительного 13 МОУ связан с шестым 19 входом устройства, между четвёртым 4 входом устройства и выходом второго 7 МОУ включены последовательно соединённые второй 9 конденсатор и второй 11 резистор, общий узел которых подключён к неинвертирующему входу первого входного порта второго 7 МОУ и соединён со входом дополнительного повторителя напряжения 15, выход дополнительного повторителя напряжения 15 соединен с общей шиной источников питания через последовательно соединенные четвёртый 14 резистор и третий 12 резистор, общий узел которых подключён к неинвертирущему входу второго входного порта дополнительного 13 МОУ.
На чертеже фиг. 2, в соответствии с п. 2 формулы изобретения, предусмотрен второй 20 выход устройства, соединённый со входом дополнительного повторителя напряжения 15.
На чертеже фиг. 2, в соответствии с п. 3 формулы изобретения, предусмотрен третий 21 выход устройства, соединенный с выходом дополнительного 13 МОУ.
На чертеже фиг. 2, в соответствии с п. 4 формулы изобретения, предусмотрен четвертый 22 выход устройства, соединённый с выходом дополнительного повторителя напряжения 15.
На чертеже фиг. 4, в соответствии с п. 5 формулы изобретения, источник входного сигнала связан с первым 1 входом устройства, а второй 2, третий 3, четвертый 4, пятый 18, шестой 19 входы устройства подключены к общей шине источников питания.
На чертеже фиг. 5, в соответствии с п. 6 формулы изобретения, источник входного сигнала связан с вторым 2 входом устройства, а первый 1, третий 3, четвертый 4, пятый 18, шестой 19 входы устройства подключены к общей шине источников питания.
На чертеже фиг. 6, в соответствии с п. 7 формулы изобретения, источник входного сигнала связан с третьим 3 входом устройства, а первый 1, второй 2, четвертый 4, пятый 18, шестой 19 входы устройства подключены к общей шине источников питания.
На чертеже фиг. 7, в соответствии с п. 8 формулы изобретения, источник входного сигнала связан с четвертым 4 входом устройства, а первый 1, второй 2, третий 3, пятый 18, шестой 19 входы устройства подключены к общей шине источников питания.
На чертеже фиг. 8, в соответствии с п. 9 формулы изобретения, источник входного сигнала связан с пятым 18 входом устройства, а первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4, шестой 19 входы устройства подключены к общей шине источников питания.
На чертеже фиг. 9, в соответствии с п. 10 формулы изобретения, источник входного сигнала связан с шестым 19 входом устройства, а первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4, пятый 18 входы устройства подключены к общей шине источников питания.
На чертеже фиг. 10, в соответствии с п. 11 формулы изобретения, источник входного сигнала связан с первым 1 и четвертым 4 входами устройства, а второй 2, третий 3, пятый 18, шестой 19 входы устройства подключены к общей шине источников питания.
Рассмотрим работу схемы фиг. 2.
Обобщенная передаточная функция всех типов активных RC-фильтров (ФНЧ, ФВЧ, ПФ, РФ), реализуемых на основе схемы фиг. 2, имеет вид
, (1)
где ai, bj –коэффициенты числителя и знаменателя формулы (1), зависящие от параметров элементов и используемых входов и выходов в схеме фиг. 2.
Конкретный набор коэффициентов ai, bj определяет тип ARC-фильтра (ФНЧ, ФВЧ, ПФ, РФ).
Коэффициенты ai числителей передаточных функций (1) реализуемых фильтров приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Коэффициенты ai числителей передаточных функций (1) реализуемых на базе схемы фиг. 2 фильтров (ФНЧ, ФВЧ, ПФ, РФ)
ВЫХОДЫ
1
(п.1 формулы изобретения)		 2 (4)
(п. 2 и п. 4 формулы изобретения)		 3
(п. 3 формулы изобретения)
ВХОДЫ 1
(п. 5 формулы изобретения, графики АЧХ фиг. 4б) 		ФВЧ(-)+ПФ(-)
Figure 00000001

Figure 00000002

Figure 00000003
 ФНЧ(+)
Figure 00000004

Figure 00000005
 ФНЧ
Figure 00000004

Figure 00000006
2
(п. 6 формулы изобретения, графики АЧХ фиг. 5б)		 ФВЧ(-)+ПФ(-)
Figure 00000007

Figure 00000008

Figure 00000003
 ПФ
Figure 00000009

Figure 00000010
 ПФ(+)
Figure 00000009

Figure 00000008
3
(п. 7 формулы изобретения, графики АЧХ фиг. 6б)		 ФНЧ(+)
Figure 00000004

Figure 00000011
 ПФ
Figure 00000009

Figure 00000012
 РФ(+)
Figure 00000013

Figure 00000014

Figure 00000011
4
(п. 8 формулы изобретения, графики АЧХ фиг. 7б)		 ПФ
Figure 00000009

Figure 00000015
 ФВЧ(+)
Figure 00000007

Figure 00000016
 ФВЧ
Figure 00000017

Figure 00000016
5
(п. 9 формулы изобретения, графики АЧХ фиг. 8б)		 ФНЧ(+)
Figure 00000004

Figure 00000018
 ПФ
Figure 00000009

Figure 00000019
 РФ(+)
Figure 00000020

Figure 00000014

Figure 00000018
6
(п. 10 формулы изобретения, графики АЧХ фиг. 9б)		 ФНЧ(+)
Figure 00000004

Figure 00000021
 ПФ
Figure 00000009

Figure 00000022
 РФ(+)
Figure 00000023

Figure 00000014

Figure 00000021
1+4
(п. 11 формулы изобретения, графики АЧХ фиг. 10б)		 ФНЧ
Figure 00000004

Figure 00000006
 РФ(+)
Figure 00000007

Figure 00000014

Figure 00000005
 РФ
Figure 00000017

Figure 00000014

Figure 00000006
Коэффициенты знаменателей bj передаточных функций (1) реализуемых фильтров ФНЧ, ФВЧ, ПФ, РФ связаны с элементами схемы фиг. 2 следующими формулами
, , . (2)
При этом в формулах (1), (2) приняты следующие обозначения
Figure 00000024
Figure 00000024
,
Figure 00000025
Figure 00000025
,
, (3)
Figure 00000026
Figure 00000026
,
Figure 00000027
Figure 00000027
,
где Rij – сопротивления ij-го резистора, C8, C9 – емкости первого 8 и второго 9 конденсаторов.
Aктивные RC-фильтры, представленные в таблице 1 и обозначенные как ФНЧ, ФВЧ, ПФ, РФ, не обладают свойствами независимой регулировки добротности полюса, коэффициента передачи и частоты полюса. Здесь при изменении добротности полюса коэффициенты передачи и частоты полюса могут изменяться.
Aктивные RC-фильтры в таблице 1, обозначенные как ФНЧ(+), ФВЧ(+), ПФ(+), РФ(+), обладают свойствами независимой регулировки добротности полюса, коэффициента передачи и частоты полюса. Здесь регулировка добротности полюса не изменяет коэффициент передачи фильтра и частоту его полюса. Эти фильтры представляют наибольший практический интерес.
Aктивные RC-фильтры в таблице 1, обозначенные как ФНЧ(-), ФВЧ(-), ПФ(-), РФ(-), имеют наклон амплитудно-частотной характеристики, соответствующей передаточной функции первого порядка.
Результаты компьютерного моделирования предлагаемого универсального ARC фильтра, соответствующего формуле изобретения, приведены на чертежах фиг. 4б, фиг. 5б, фиг. 6б, фиг. 7б, фиг. 8б, фиг. 9б, фиг. 10б.
Анализ графиков АЧХ фиг. 4б показывает, что в реализуемом для выхода 2(4) ФНЧ(+) при регулировке добротности полюса коэффициент передачи и частота полюса не изменяются.
Графики АЧХ фиг. 5б показывают, что в реализуемом для выхода 3 ПФ(+) при регулировке добротности полюса коэффициент передачи и частота полюса не изменяются.
Анализ графиков АЧХ фиг. 6б показывает, что в реализуемом для выходов 1 и 3 ФНЧ(+) и РФ(+) при регулировке добротности полюса коэффициент передачи и частота полюса не изменяются.
Из графиков АЧХ фиг. 7б следует, что в реализуемом для выхода 2(4) ФВЧ(+) при регулировке добротности полюса коэффициент передачи и частота полюса не изменяются.
Анализ графиков АЧХ фиг. 8б показывает, что в реализуемом для выходов 1 и 3 ФНЧ(+) и РФ(+) при регулировке добротности полюса коэффициент передачи и частота полюса не изменяются.
Графики АЧХ фиг. 9б показывают, что в реализуемом для выходов 1 и 3 ФНЧ(+) и РФ(+) при регулировке добротности полюса коэффициент передачи и частота полюса не изменяются.
Из графиков АЧХ фиг. 10б следует, что в реализуемом для выхода 2(4) РФ(+) при регулировке добротности полюса коэффициент передачи и частота полюса не изменяются.
Таким образом, в соответствии с результатами теоретического анализа и компьютерного моделирования, в заявляемом устройстве реализуется широкий спектр амплитудно-частотных характеристик фильтров второго и первого порядка (ФНЧ, ФВЧ, ПФ, РФ). При этом в ряде случаев за счет новых связей при регулировке добротности полюса коэффициент передачи и частота полюса ARCФ не изменяются. Это является существенным преимуществом предлагаемого схемотехнического решения в сравнении с известными ARC-фильтрами данного класса.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Патент SU 1777233, 1990 г.
2. Патент SU 1755365, 1990 г.
3. Патент SU 1788570, 1993 г.
4. Патент RU 2019023, 1980 г.
5. Патент RU 2089998, 1992 г.
6. Патент SU 2089041, 1990 г.
7. Патент US 7.737.772, 2010 г.
8. Патент SU 587602, 1978 г.
9. Патент SU 536590, 1976 г.
10. Патент SU 1363443, 1987 г.
11. C.-M. Chang, "Analytical synthesis of the digitally programmable voltage-mode OTA-C universal biquad," IEEE Transactions on Circuits and Systems-II, vol. 53, pp. 607-611, 2006. DOI: 10.1109/TCSII.2006.876411
12. M. Kumngern, B. Knobnob, K. Dejhan, "Electronically tunable high-input impedance voltage-mode universal biquadratic filter based on simple CMOS OTAs," International Journal of Electronics and Communications, vol. 64, pp. 934-939, 2010.
13. M. Kumngern, U. Torteanchai and K. Dejhan, "Electronically tunable multiple-input single-output voltage-mode multifunction filter employing simple CMOS OTAs," in Proceeding of 2010 IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems (APCCAS 2010), Kuala Lumpur, Malaysia, December 6-9, 2010, pp. 1099-1102. DOI: 10.1109/APCCAS.2010.5774819
14. Патент EP 0 829 955 B1, 2002 г.
15. Патент US 5.117.199, 1992 г.
16. Патент US 9.762.125, 2017 г.
17. Патент KR20020068968A, 2002 г.
18. Патент KR20100093878A, 2012 г.
19. Патент US 8.390.374, 2013 г.
20. Патент RU 2506694, 2014 г.
21. Патент RU 2541723, 2015 г.
22. D. Arbet, G. Nagy, M. Kovác and V. Stopjaková, "Fully Differential Difference Amplifier for Low-Noise Applications," 2015 IEEE 18th International Symposium on Design and Diagnostics of Electronic Circuits & Systems, Belgrade, 2015, pp. 57-62. DOI: 10.1109/DDECS.2015.38
23. Z. Czarnul, "A new compensated integrator structure with differential difference amplifier and its application to high frequency MOSFET-C filter design", Circuit Theory and Design 1989. European Conference on, pp. 132-136, Sep 1989.
24. S.-C. Huang, M. Ismail, "Novel full-integrated active filters using the CMOS differential difference amplifier", Circuits and Systems 1989. Proceedings of the 32nd Midwest Symposium on, vol. 1, pp. 173-176, Aug 1989. DOI: 10.1109/MWSCAS.1989.101822
25. Manish Kumar. Realization of some novel active circuits. Chapter 3. Fully differential difference amplifier (FDDA) based active filter, pp. 56-71, fig. 3.5, fig. 3.6, fig. 3.8, fig. 3.10
http://shodhganga.inflibnet.ac.in/bitstream/10603/5652/8/08_chapter%203.pdf
26. Li-Shin Lai, Hsieh-Hung Hsieh, Po-Shuan Weng, and Liang-Hung Lu, “An Experimental Ultra-Low-Voltage Demodulator in 0.18-m CMOS”, IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, Vol. 57, No. 10, October 2009, pp. 2307-2317. DOI: 10.1109/TMTT.2009.2029023
27. “Wireless Communications Circuits and Systems” edited by Yichuang Sun, IET Circuits, Devices and Systems, Series 16, 2004, 350 p., fig. 3.6 URL: https://flylib.com/books/en/3.253.1.22/1/
28. Quan Hu, Lijuan Yang, Fengyi Huang, “A 100–170MHz fully-differential Sallen-Key 6th-order low-pass filter for wideband wireless communication’, 2016 International Conference on Integrated Circuits and Microsystems (ICICM), 23-25 Nov. 2016, Chengdu, China, fig. 4 DOI: 10.1109/ICAM.2016.7813617
29. Gano, Antonio J., Especial Nuno F. “Biquadratic Resonant Filter based on a Fully Differential Multiple Differences Amplifier.” (2001). https://docplayer.net/53743008-Biquadratic-resonant-filter-based-on-a-fully-differential-multiple-differences-amplifier.html
30. Hussain Alzaher and Mohammed Ismail, “A CMOS Fully Balanced Differential Difference Amplifier and Its Applications”, IEEE Transactions on circuits and systems—II: Analog and digital signal processing, VOL. 48, NO. 6, JUNE 2001, pp.614-620., fig. 8
31. Shu-Chuan Huang, Mohammed Ismail, and Seyed R. Zarabadi, “A Wide Range Differential Difference Amplifier: A Basic Block for Analog Signal Processing in MOS Technology”, IEEE Transactions On Circuits And Systems-11: Analog And Digital Signal Processing, VOL. 40, NO. 5, MAY 1993, pp.289-301, fig. 28, fig. 29, fig. 30
32. Montree Kumngern, Fabian Khateb, “0.8-V Floating-Gate Differential Difference Current Feedback Operational Amplifier”, 2014 11th International Conference on Electrical Engineering/Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology (ECTI-CON), 14-17 May 2014, pp. 1-5, fig. 4, fig.5, fig. 10
33. Montree Kumngern, Komsan Klangthan, “0.5-V Fourth-Order Low-Pass Filter”, 2017 2nd International Conference on Automation, Cognitive Science, Optics, Micro Electro-Mechanical System, and Information Technology (ICACOMIT), October 23, 2017, Jakarta, Indonesia, pp.119-122, fig. 1, fig. 2, fig. 3, fig. 4
34. Bhopendra Singh, Abdhesh Kumar Singh, Raj Senani, “A new universal biquad filter using differential difference amplifiers and its practical realization”, Analog Integr. Circ. Sig Process (2013) 75:293–297, pp.293-297, fig.1, fig. 2, fig. 3 DOI: 10.1007/s10470-013-0048-4
35. Chien-Han Wu, Hsieh-Hung Hsieh, Po-Chih Ku, and Liang-Hung Lu, “A Differential Sallen-Key Low-Pass Filter in Amorphous-Silicon Technology”, Journal Of Display Technology, Vol. 6, No. 6, June 2010, pp.207-214
36. Debashis Jana, Ashis Kumar Mal, “Design of Low Noise Amplifier for Sensor Applications”, 2017 Devices for Integrated Circuit (DevIC), 23-24 March 2017, pp. 451-455, fig. 3, fig.7
37. Jingyu Wang, Zhangming Zhu, Shubin Liu, Ruixue Ding, “A low-noise programmable gain amplifier with fully balanced differential difference amplifier and class-AB output stage”, Microelectronics Journal, 64 (2017), pp. 86–91, fig. 1, fig. 4
38. Soliman A. Mahmoud and Ahmed M. Soliman, “The Differential Difference Operational Floating Amplifier: A New Block for Analog Signal Processing in MOS Technology”, IEEE Transactions On Circuits And Systems—Ii: Analog And Digital Signal Processing, Vol. 45, No. 1, January 1998, pp. 148-158, fig. 13.
39. Soliman A. Mahmoud and Ahmed M. Soliman, “The current-feedback differential difference amplifier: new CMOS realization with rail to rail class-AB output stage”, ISCAS'99. Proceedings of the 1999 IEEE International Symposium on Circuits and Systems VLSI (Cat. No.99CH36349), Vol. 2, pp. 120 – 123, fig.1, fig. 2, fig, 4
40. Shu-Chuan Humg and Mohammed Ismail, “Novel fully-integrated active filters using the CMOS differential difference amplifier”, Proceedings of the 32nd Midwest Symposium on Circuits and Systems, 14-16 Aug. 1989, p.173-176, fig. 13
41. Fabian Khateb, Montree Kumngern, Tomasz Kulej, Vilém Kledrowetz, “Low-voltage fully differential difference transconductance amplifier”, IET Circuits Devices Syst., 2018, Vol. 12 Iss. 1, pp. 73-81, fig. 4, fig. 5 DOI: 10.1049/iet-cds.2017.0057
42. Montree Kumngern, “CMOS Differential Difference Voltage Follower Transconductance Amplifier”, 2015 IEEE International Circuits and Systems Symposium(ICSyS), pp.133-136, fig. 1, fig. 2
43. Serhan Yamacli, Sadri Ozcan, Hakan Kuntman, “Resistorless KHN Biquad Using an DDA (Difference Diffference Amplifier) and Two CCCIIs (Controlled Current Conveyor)”, Proceedings of the 2005 European Conference on Circuit Theory and Design, 2005, pp.1-4, fig. 5
44. Krutchinsky S.G., Prokopenko N.N., Zhebrun E.A., Butyrlagin N.V., “The Peculiarities of the Structural Optimization of the Energy-Efficient Precision ARC-Filters on the Base of Classical and Differential Difference Operational Amplifiers”, IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2015), 26–29 Sep. 2015. Batumi, Georgia, fig. 2. DOI: 10.1109/EWDTS.2015.7493136
45. Prokopenko N.N., Butyrlagin N.V., Krutchinsky S.G., Zhebrun E. A., Titov A.E., “The Advanced Circuitry of the Precision Super Capacitances Based on the Classical and Differential Difference Operational Amplifiers”, 2015 IEEE 18th International Symposium on Design and Diagnostics of Electronic Circuits & Systems (DDECS’2015), 22. - 24. April 2015, Belgrade, Serbia, pp. 111-114, fig. 5. DOI 10.1109/DDECS.2015.46
46. Chunlei Shi, Yue Wu, Hassan 0 Elwan, and Mohammed Ismail, A low-power high-linearity CMOS baseband filter for wideband CDMA applications, ISCAS 2000 - IEEE International Symposium on Circuits and Systems, May 28-31, 2000, Geneva, Switzerland, II-152 - II-155
47. Hu, Q., Yang, L., & Huang, F. A 100–170MHz fully-differential Sallen-Key 6th-order low-pass filter for wideband wireless communication. 2016 International Conference on Integrated Circuits and Microsystems (ICICM). doi:10.1109/icam.2016.7813617

Claims (11)

1. Универсальный активный RC-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей, содержащий первый (1), второй (2), третий (3), четвёртый (4) входы, первый (5) выход устройства, первый (6) и второй (7) мультидифференциальные операционные усилители (МОУ), каждый из которых содержит инвертирующий и неинвертирующий входы первого входного порта, а также инвертирующий и неинвертирующий входы второго входного порта, первый (8) конденсатор, включённый между вторым (2) входом устройства и выходом (5) устройства, второй (9) конденсатор, первый (10) резистор, включённый между выходом первого (6) МОУ и первым (5) выходом устройства, второй (11) резистор, третий (12) резистор, связанный одним выводом с общей шиной источников питания, отличающийся тем, что в схему введён дополнительный МОУ (13), содержащий первый и второй входные порты с инвертирующим и неинвертирущим входами, а также четвёртый (14) резистор и дополнительный повторитель напряжения (15), причём выход первого (6) МОУ соединен с инвертирующим входом его первого входного порта, выход второго (7) МОУ соединён с инвертирующим входом его первого входного порта, первый (1) вход устройства соединён с неинвертирующим входом второго входного порта первого (6) МОУ, первый (5) выход устройства соединен с неинвертирующим входом первого входного порта первого (6) МОУ и неинвертирующим входом второго входного порта второго (7) МОУ, инвертирующий вход второго входного порта первого (6) МОУ соединён с неинвертирущим входом первого входного порта второго (7) МОУ, причём выход дополнительного (13) МОУ соединён с инвертирующим входом второго входного порта второго (7) МОУ, между третьим (3) входом устройства и выходом дополнительного (13) МОУ включены последовательно соединенные пятый (16) и шестой (17) резисторы, общий узел которых соединен с инвертирующим входом первого входного порта дополнительного (13) МОУ, инвертирующий вход второго входного порта дополнительного (13) МОУ соединён с пятым (18) входом устройства, неинвертирующий вход первого входного порта дополнительного (13) МОУ связан с шестым (19) входом устройства, между четвёртым (4) входом устройства и выходом второго (7) МОУ включены последовательно соединённые второй (9) конденсатор и второй (11) резистор, общий узел которых подключён к неинвертирующему входу первого входного порта второго (7) МОУ и соединён со входом дополнительного повторителя напряжения (15), выход дополнительного повторителя напряжения (15) соединен с общей шиной источников питания через последовательно соединенные четвёртый (14) резистор и третий (12) резистор, общий узел которых подключён к неинвертирущему входу второго входного порта дополнительного (13) МОУ.
2. Универсальный активный RC-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей по п. 1, отличающийся тем, что в нем предусмотрен второй (20) выход устройства, соединённый со входом дополнительного повторителя напряжения (15).
3. Универсальный активный RC-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей по п. 1, отличающийся тем, что в нем предусмотрен третий (21) выход устройства, соединенный с выходом дополнительного (13) МОУ.
4. Универсальный активный RC-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей по п. 1, отличающийся тем, что в нем предусмотрен четвертый (22) выход устройства, соединённый с выходом дополнительного повторителя напряжения (15).
5. Универсальный активный RC-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей по пп. 1-4, отличающийся тем, что источник входного сигнала связан с первым (1) входом устройства, а второй (2), третий (3), четвертый (4), пятый (18), шестой (19) входы устройства подключены к общей шине источников питания.
6. Универсальный активный RC-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей по пп. 1-4, отличающийся тем, что источник входного сигнала связан с вторым (2) входом устройства, а первый (1), третий (3), четвертый (4), пятый (18), шестой (19) входы устройства подключены к общей шине источников питания.
7. Универсальный активный RC-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей по пп. 1-4, отличающийся тем, что источник входного сигнала связан с третьим (3) входом устройства, а первый (1), второй (2), четвертый (4), пятый (18), шестой (19) входы устройства подключены к общей шине источников питания.
8. Универсальный активный RC-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей по пп. 1-4, отличающийся тем, что источник входного сигнала связан с четвертым (4) входом устройства, а первый (1), второй (2), третий (3), пятый (18), шестой (19) входы устройства подключены к общей шине источников питания.
9. Универсальный активный RC-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей по пп. 1-4, отличающийся тем, что источник входного сигнала связан с пятым (18) входом устройства, а первый (1), второй (2), третий (3), четвертый (4), шестой (19) входы устройства подключены к общей шине источников питания.
10. Универсальный активный RC-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей по пп. 1-4, отличающийся тем, что источник входного сигнала связан с шестым (19) входом устройства, а первый (1), второй (2), третий (3), четвертый (4), пятый (18) входы устройства подключены к общей шине источников питания.
11. Универсальный активный RC-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей по пп. 1-4, отличающийся тем, что источник входного сигнала связан с первым (1) и четвертым (4) входами устройства, а второй (2), третий (3), пятый (18), шестой (19) входы устройства подключены к общей шине источников питания.
RU2019107341A 2019-03-15 2019-03-15 Универсальный активный rc-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей RU2702496C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019107341A RU2702496C1 (ru) 2019-03-15 2019-03-15 Универсальный активный rc-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019107341A RU2702496C1 (ru) 2019-03-15 2019-03-15 Универсальный активный rc-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2702496C1 true RU2702496C1 (ru) 2019-10-08

Family

ID=68170979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019107341A RU2702496C1 (ru) 2019-03-15 2019-03-15 Универсальный активный rc-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2702496C1 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2727702C1 (ru) * 2020-03-13 2020-07-23 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Графический эквалайзер на основе мультидифференциальных операционных усилителей
RU2730172C1 (ru) * 2020-03-13 2020-08-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Универсальный активный rc-фильтр второго порядка на мультидифференциальных операционных усилителях
RU2736239C1 (ru) * 2020-03-13 2020-11-12 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Универсальный полосовой и режекторный фильтр с регулируемой полосой пропускания
RU2737390C1 (ru) * 2020-03-13 2020-11-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Универсальный полосовой фильтр, фильтр низких частот и режекторный фильтр на трех мультидифференциальных операционных усилителях
RU2785357C1 (ru) * 2022-09-02 2022-12-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Rlc-фильтр высоких частот на повторителях напряжения

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4336613A (en) * 1977-06-30 1982-06-22 Texas Instruments Incorporated Charge coupled device filters and modems incorporating such filters
US6985035B1 (en) * 1998-11-12 2006-01-10 Broadcom Corporation System and method for linearizing a CMOS differential pair
RU2506694C1 (ru) * 2012-09-25 2014-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") Прецизионный ограничитель спектра
RU2568314C2 (ru) * 2012-10-19 2015-11-20 Александр Яковлевич Богданов Усилитель и способ коррекции амплитудно-частотной характеристики

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4336613A (en) * 1977-06-30 1982-06-22 Texas Instruments Incorporated Charge coupled device filters and modems incorporating such filters
US6985035B1 (en) * 1998-11-12 2006-01-10 Broadcom Corporation System and method for linearizing a CMOS differential pair
RU2506694C1 (ru) * 2012-09-25 2014-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") Прецизионный ограничитель спектра
RU2568314C2 (ru) * 2012-10-19 2015-11-20 Александр Яковлевич Богданов Усилитель и способ коррекции амплитудно-частотной характеристики

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2727702C1 (ru) * 2020-03-13 2020-07-23 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Графический эквалайзер на основе мультидифференциальных операционных усилителей
RU2730172C1 (ru) * 2020-03-13 2020-08-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Универсальный активный rc-фильтр второго порядка на мультидифференциальных операционных усилителях
RU2736239C1 (ru) * 2020-03-13 2020-11-12 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Универсальный полосовой и режекторный фильтр с регулируемой полосой пропускания
RU2737390C1 (ru) * 2020-03-13 2020-11-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Универсальный полосовой фильтр, фильтр низких частот и режекторный фильтр на трех мультидифференциальных операционных усилителях
RU2785357C1 (ru) * 2022-09-02 2022-12-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Rlc-фильтр высоких частот на повторителях напряжения
RU2797040C1 (ru) * 2023-03-10 2023-05-31 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Фильтр низких частот на основе мультидифференциального операционного усилителя

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2702496C1 (ru) Универсальный активный rc-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей
EP0851578A2 (en) Filter circuit
Jaikla et al. MISO current-mode biquad filter with independent control of pole frequency and quality factor
Sotner et al. Reconnection-less OTA-based biquad filter with electronically reconfigurable transfers
RU2702499C1 (ru) Универсальный активный rc-фильтр
RU2707706C1 (ru) Универсальный активный rc-фильтр второго порядка на основе мультидифференциальных операционных усилителей
Jerabek et al. Electronically adjustable triple-input single-output filter with voltage differencing transconductance amplifier
Uygur et al. Multi-input multi-output CDTA-based KHN filter
Bekri et al. Nth-order low-pass filter employing current differencing transconductance amplifiers
Jerabek et al. Fully-differential current amplifier and its application to universal and adjustable filter
Langhammer et al. Fully-differential tunable fractional-order filter with current followers and current amplifiers
Elamien et al. Single-transistor second-order allpass filters
RU2710852C1 (ru) Низкочувствительный arc-фильтр второго порядка на основе двух мультидифференциальных операционных усилителей
RU2710292C1 (ru) Низкочувствительный активный rc-фильтр второго порядка на основе двух мультидифференциальных операционных усилителей
Pantoli et al. Low voltage high-order agile active filter for microwave applications
US9306508B1 (en) Reconfigurable intergrator/differentiator circuit based on current follower
Laouej et al. Design of sixth order butterworth Gm-C filter using Particle Swarm Optimization program for biomedical application
Sotner et al. New reconfigurable universal SISO biquad filter implemented by advanced CMOS active elements
CN109450402A (zh) 十四阶开关电容带通滤波器
Banerjee et al. Three novel configurations of second order inverse band reject filter using a single operational transresistance amplifier
Wan et al. A 5.8-mW, 20-MHz, 4th-order programmable elliptic filter achieving over− 80-dB IM3
Aydin et al. Low sensitivity complex image rejection filter for GNSS receivers
Becker et al. A continuous-time field programmable analog array with 1 GHz GBW
Jarjar et al. Design of an OTA-based microwave active bandpass filter
Hu et al. A high-selectivity active bandpass filter using gyrator based resonators in 0.13-μm CMOS