RU2718210C1 - Active low-pass rc-filter with single element pole frequency tuning on differential and multi-differential operational amplifiers - Google Patents

Active low-pass rc-filter with single element pole frequency tuning on differential and multi-differential operational amplifiers Download PDF

Info

Publication number
RU2718210C1
RU2718210C1 RU2019137425A RU2019137425A RU2718210C1 RU 2718210 C1 RU2718210 C1 RU 2718210C1 RU 2019137425 A RU2019137425 A RU 2019137425A RU 2019137425 A RU2019137425 A RU 2019137425A RU 2718210 C1 RU2718210 C1 RU 2718210C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
operational amplifier
inverting
input
differential operational
frequency
Prior art date
Application number
RU2019137425A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дарья Юрьевна Денисенко
Николай Николаевич Прокопенко
Николай Владимирович Бутырлагин
Евгений Андреевич Жебрун
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 RU2019137425A priority Critical patent/RU2718210C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2718210C1 publication Critical patent/RU2718210C1/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
    • 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
    • H03H11/1291—Current or voltage controlled filters

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to means of spectrum limiters connected at the input of analogue-to-digital converters for various purposes. Compared to the prototype in the low-pass active RC filter with single element frequency tuning of the pole on the differential and multi-differential operational amplifiers, the inverting output of the multi-differential operational amplifier (7) is connected to non-inverting input of second (6) differential operational amplifier through series-connected fifth (20) auxiliary and third (18) frequency-setting resistors, non-inverting output of multi-differential operational amplifier (7) is connected to inverting input of second (6) differential operational amplifier through series-connected sixth auxiliary (21) and fourth (19) frequency-setting resistors, main inverting input (11) of second port of multi-differential operational amplifier (7) is connected to its non-inverting output, non-inverting auxiliary input (23) of first port of multi-differential operational amplifier (7) is connected to inverting output of first (5) differential operational amplifier, inverting additional input (24) of second port of multi-differential operational amplifier (7) is connected to non-inverting output of first (5) differential operational amplifier, main inverting input (9) of first port of multi-differential operational amplifier (7) is connected to first (1) input of device, main non-inverting input (10) of second port of multi-differential operational amplifier (7) is connected to second (2) input of device, inverting additional input (25) of first port of multi-differential operational amplifier (7) and non-inverting additional input (26) of second port of multi-differential operational amplifier (7) are connected to common bus of power supply (27).
EFFECT: technical result consists in providing conditions under which the frequency of the LPF transfer at zero frequency when changing the cutoff frequency remains unchanged.
1 cl, 4 dwg

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 [1-4]. The invention relates to the field of radio engineering, as well as measuring equipment, and can be used, for example, as spectrum limiters, included at the input of analog-to-digital converters for various purposes [1-4].

Активные RC-фильтры нижних частот (ФНЧ) широко используются в современной электронике [1-21] и оказывают существенное влияние на качественные показатели многих аналого-цифровых систем связи и автоматического управления [1-4].Active RC low-pass filters (LPFs) are widely used in modern electronics [1-21] and have a significant impact on the quality indicators of many analog-digital communication systems and automatic control [1-4].

Ближайшим прототипом заявляемого устройства является ФНЧ фиг. 1, описанный в статье «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.8f). Он содержит (фиг. 1) первый 1 и второй 2 противофазные входы устройства, а также первый 3 и второй 4 противофазные выходы устройства, первый 5 и второй 6 дифференциальные операционные усилители с противофазными выходами, а также первый 7 мультидифференциальный операционный усилитель с противофазными выходами, причем мультидифференциальный операционный усилитель 7 содержит первый входной порт с основными неинвертирующим 8 и инвертирующим 9 входами, второй входной порт с основными неинвертирующим 10 и инвертирующим 11 входами, первый 12 конденсатор, включенный между неинвертирующим входом и инвертирующим выходом первого 5 дифференциального операционного усилителя, связанным с первым 3 выходом устройства, второй 13 конденсатор, включенный между инвертирующим входом и неинвертирующим выходом первого 5 дифференциального операционного усилителя, связанным со вторым 4 выходом устройства, первый 14 частотозадающий резистор, включенный между инвертирующим выходом второго 6 дифференциального операционного усилителя и неинвертирующим входом первого 5 дифференциального операционного усилителя, второй 15 частотозадающий резистор, включенный между неинвертирующим выходом второго 6 дифференциального операционного усилителя и инвертирующим входом первого 5 дифференциального операционного усилителя, первый 16 частотозадающий двухполюсник, включенный между неинвертирующим входом второго 6 дифференциального операционного усилителя и инвертирующим выходом второго 6 дифференциального операционного усилителя, второй 17 частотозадающий двухполюсник, включенный между инвертирующим входом второго 6 дифференциального операционного усилителя и неинвертирующим выходом второго 6 дифференциального операционного усилителя, третий 18 частотозадающий резистор, связанный с неинвертирующим входом второго 6 дифференциального операционного усилителя, четвертый 19 частотозадающий резистор, связанный с инвертирующим входом второго 6 дифференциального операционного усилителя, пятый 20 и шестой 21 вспомогательные резисторы.The closest prototype of the claimed device is the low-pass filter of FIG. 1 described in the article “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. 8f). It contains (Fig. 1) the first 1 and second 2 antiphase inputs of the device, as well as the first 3 and second 4 antiphase outputs of the device, the first 5 and second 6 differential operational amplifiers with antiphase outputs, as well as the first 7 multidifferential operational amplifier with antiphase outputs, moreover, the multidifferential operational amplifier 7 comprises a first input port with main non-inverting 8 and inverting 9 inputs, a second input port with main non-inverting 10 and inverting 11 inputs, the first 12 condensation OP connected between the non-inverting input and the inverting output of the first 5 differential operational amplifier connected to the first 3 output of the device, the second 13 capacitor connected between the inverting input and the non-inverting output of the first 5 differential operational amplifier connected to the second 4 output of the device, the first 14 frequency setting resistor connected between the inverting output of the second 6 differential operational amplifier and the non-inverting input of the first 5 differential operational amplifier, the second 15 frequency-setting resistor connected between the non-inverting output of the second 6 differential operational amplifier and the inverting input of the first 5 differential operational amplifier, the first 16 frequency-setting two-terminal connected between the non-inverting input of the second 6 differential operational amplifier and the inverting output of the second 6 differential operational amplifier, second frequency-setting two-terminal connected between the inverting input of the second 6 differential opera insulating non-inverting amplifier and the output of the second differential operational amplifier 6, the third frequency control resistor 18 connected to the non-inverting input of the second differential operational amplifier 6, the fourth frequency control resistor 19 connected to the inverting input of the second differential operational amplifier 6, the fifth 20 and sixth 21 auxiliary resistors.

Существенный недостаток известного устройства фиг. 1 состоит в том, что при перестройке частоты среза изменяется коэффициент передачи ФНЧ на нулевой частоте. Это ограничивает области использования данной схемы. A significant disadvantage of the known device of FIG. 1 consists in the fact that when tuning the cutoff frequency, the transmission coefficient of the low-pass filter at zero frequency changes. This limits the use of this scheme.

Основная задача предполагаемого изобретения состоит в создании условий, при которых при перестройке частоты среза коэффициент передачи ФНЧ на нулевой частоте остается без изменений.The main objective of the proposed invention is to create conditions under which, when tuning the cutoff frequency, the transmission coefficient of the low-pass filter at zero frequency remains unchanged.

Поставленная задача достигается тем, что в активном RC-фильтре, содержащем первый 1 и второй 2 противофазные входы устройства, а также первый 3 и второй 4 противофазные выходы устройства, первый 5 и второй 6 дифференциальные операционные усилители с противофазными выходами, а также первый 7 мультидифференциальный операционный усилитель с противофазными выходами, причем мультидифференциальный операционный усилитель 7 содержит первый входной порт с основными неинвертирующим 8 и инвертирующим 9 входами, второй входной порт с основными неинвертирующим 10 и инвертирующим 11 входами, первый 12 конденсатор, включенный между неинвертирующим входом и инвертирующим выходом первого 5 дифференциального операционного усилителя, связанным с первым 3 выходом устройства, второй 13 конденсатор, включенный между инвертирующим входом и неинвертирующим выходом первого 5 дифференциального операционного усилителя, связанным со вторым 4 выходом устройства, первый 14 частотозадающий резистор, включенный между инвертирующим выходом второго 6 дифференциального операционного усилителя и неинвертирующим входом первого 5 дифференциального операционного усилителя, второй 15 частотозадающий резистор, включенный между неинвертирующим выходом второго 6 дифференциального операционного усилителя и инвертирующим входом первого 5 дифференциального операционного усилителя, первый 16 частотозадающий двухполюсник, включенный между неинвертирующим входом второго 6 дифференциального операционного усилителя и инвертирующим выходом второго 6 дифференциального операционного усилителя, второй 17 частотозадающий двухполюсник, включенный между инвертирующим входом второго 6 дифференциального операционного усилителя и неинвертирующим выходом второго 6 дифференциального операционного усилителя, третий 18 частотозадающий резистор, связанный с неинвертирующим входом второго 6 дифференциального операционного усилителя, четвертый 19 частотозадающий резистор, связанный с инвертирующим входом второго 6 дифференциального операционного усилителя, пятый 20 и шестой 21 вспомогательные резисторы, предусмотрены новые элементы и связи – инвертирующий выход мультидифференциального операционного усилителя 7 связан с неинвертирующим входом второго 6 дифференциального операционного усилителя через последовательно включенные пятый 20 вспомогательный и третий 18 частотозадающий резисторы, а неинвертирующий выход мультидифференциального операционного усилителя 7 связан с инвертирующим входом второго 6 дифференциального операционного усилителя через последовательно соединенные шестой 21 вспомогательный и четвертый 19 частотозадающие резисторы, причем общий узел последовательно включенных пятого 20 вспомогательного и третьего 18 частотозадающих резисторов связан с общим узлом последовательно включенных шестого 21 вспомогательного и четвертого 19 частотозадающих резисторов через дополнительный регулируемый двухполюсник 22, в качестве первого 16 и второго 17 частотозадающих двухполюсников используются соответствующие резисторы, основной неинвертирующий вход 8 первого порта мультидифференциального операционного усилителя 7 соединен с инвертирующим выходом мультидифференциального операционного усилителя 7, основной инвертирующий вход 11 второго порта мультидифференциального операционного усилителя 7 соединен с его неинвертирующим выходом, неинвертирующий дополнительный вход 23 первого порта мультидифференциального операционного усилителя 7 связан с инвертирующим выходом первого 5 дифференциального операционного усилителя, инвертирующий дополнительный вход 24 второго порта мультидифференциального операционного усилителя 7 связан с неинвертирующим выходом первого 5 дифференциального операционного усилителя, основной инвертирующий вход 9 первого порта мультидифференциального операционного усилителя 7 соединен с первым 1 входом устройства, основной неинвертирующий вход 10 второго порта мультидифференциального операционного усилителя 7 соединен со вторым 2 входом устройства, инвертирующий дополнительный вход 25 первого порта мультидифференциального операционного усилителя 7 и неинвертирующий дополнительный вход 26 второго порта мультидифференциального операционного усилителя 7 связаны с общей шиной источника питания 27.The task is achieved in that in the active RC filter containing the first 1 and second 2 antiphase inputs of the device, as well as the first 3 and second 4 antiphase outputs of the device, the first 5 and second 6 differential operational amplifiers with antiphase outputs, as well as the first 7 multi-differential an operational amplifier with antiphase outputs, wherein the multidifferential operational amplifier 7 comprises a first input port with main non-inverting 8 and inverting 9 inputs, a second input port with main non-inverting 10 and inverting 11 inputs, the first 12 capacitor connected between the non-inverting input and the inverting output of the first 5 differential operational amplifier connected to the first 3 output of the device, the second 13 capacitor connected between the inverting input and the non-inverting output of the first 5 differential operational amplifier the second 4 output of the device, the first 14 variable frequency resistor connected between the inverting output of the second 6 differential operational amplifier and non-inverter the input of the first 5 differential operational amplifier, the second 15 frequency-setting resistor connected between the non-inverting output of the second 6 differential operational amplifier and the inverting input of the first 5 differential operational amplifier, the first 16 frequency-setting two-terminal connected between the non-inverting input of the second 6 differential operational amplifier and the inverting output of the second 6 differential operational amplifier, the second 17 frequency-setting bipolar connected between the inverting input of the second 6 differential operational amplifier and the non-inverting output of the second 6 differential operational amplifier; the third 18 frequency-setting resistor connected to the non-inverting input of the second 6 differential operational amplifier; the fourth 19 frequency-setting resistor connected to the inverting input of the second 6 differential operational amplifier; fifth 20 and sixth 21 auxiliary resistors, new elements and connections are provided - an inverting output of a multi-differential opera the amplifier 7 is connected to the non-inverting input of the second 6 differential operational amplifier through the fifth 20 auxiliary and third 18 frequency-setting resistors connected in series, and the non-inverting output of the multi-differential operational amplifier 7 is connected to the inverting input of the second 6 differential operational amplifier through the sixth 21 auxiliary and fourth 19 frequency-setting connected in series resistors, and the common node in series of the fifth 20 auxiliary and tr the fifth 18 frequency-setting resistors are connected to the common node of the sixth 21 auxiliary and fourth 19 frequency-setting resistors connected in series through an additional adjustable two-terminal 22, the corresponding 16 resistors are used as the first 16 and second 17 frequency-setting two-poles, the main non-inverting input 8 of the first port of the multidifferential operational amplifier 7 is connected to the inverting the output of the multi-differential operational amplifier 7, the main inverting input 11 of the second port mu of the differential differential operational amplifier 7 is connected to its non-inverting output, the non-inverting auxiliary input 23 of the first port of the multi-differential operational amplifier 7 is connected to the inverting output of the first 5 differential operational amplifier, the inverting auxiliary input 24 of the second port of the multi-differential operational amplifier 7 is connected to the non-inverting output of the first 5 differential main inverting input 9 of the first port of the multidifferential ope amplifier 7 is connected to the first 1 input of the device, the main non-inverting input 10 of the second port of the multidifferential operational amplifier 7 is connected to the second 2 input of the device, inverting the additional input 25 of the first port of the multidifferential operational amplifier 7 and the non-inverting auxiliary input 26 of the second port of the multidifferential operational amplifier 7 is connected with common bus power supply 27.

На чертеже фиг. 1 показана схема ФНЧ-прототипа, а на чертеже фиг. 2 – схема заявляемого активного RC-фильтра нижних частот в соответствии с формулой изобретения.In the drawing of FIG. 1 shows a diagram of the low-pass filter prototype, and in the drawing of FIG. 2 is a diagram of the inventive active RC low-pass filter in accordance with the claims.

На чертеже фиг. 3 приведена структура входов по первому и второму портам мультидифференциального операционного усилителя 7.In the drawing of FIG. 3 shows the structure of the inputs on the first and second ports of the multidifferential operational amplifier 7.

На чертеже фиг. 4 представлены результаты компьютерного моделирования схемы ФНЧ фиг. 2.In the drawing of FIG. 4 presents the results of computer simulation of the low-pass filter circuit of FIG. 2.

Активный RC-фильтр нижних частот с одноэлементной перестройкой частоты полюса на дифференциальных и мультидифференциальном операционных усилителях фиг. 2 содержит первый 1 и второй 2 противофазные входы устройства, а также первый 3 и второй 4 противофазные выходы устройства, первый 5 и второй 6 дифференциальные операционные усилители с противофазными выходами, а также первый 7 мультидифференциальный операционный усилитель с противофазными выходами, причем мультидифференциальный операционный усилитель 7 содержит первый входной порт с основными неинвертирующим 8 и инвертирующим 9 входами, второй входной порт с основными неинвертирующим 10 и инвертирующим 11 входами, первый 12 конденсатор, включенный между неинвертирующим входом и инвертирующим выходом первого 5 дифференциального операционного усилителя, связанным с первым 3 выходом устройства, второй 13 конденсатор, включенный между инвертирующим входом и неинвертирующим выходом первого 5 дифференциального операционного усилителя, связанным со вторым 4 выходом устройства, первый 14 частотозадающий резистор, включенный между инвертирующим выходом второго 6 дифференциального операционного усилителя и неинвертирующим входом первого 5 дифференциального операционного усилителя, второй 15 частотозадающий резистор, включенный между неинвертирующим выходом второго 6 дифференциального операционного усилителя и инвертирующим входом первого 5 дифференциального операционного усилителя, первый 16 частотозадающий двухполюсник, включенный между неинвертирующим входом второго 6 дифференциального операционного усилителя и инвертирующим выходом второго 6 дифференциального операционного усилителя, второй 17 частотозадающий двухполюсник, включенный между инвертирующим входом второго 6 дифференциального операционного усилителя и неинвертирующим выходом второго 6 дифференциального операционного усилителя, третий 18 частотозадающий резистор, связанный с неинвертирующим входом второго 6 дифференциального операционного усилителя, четвертый 19 частотозадающий резистор, связанный с инвертирующим входом второго 6 дифференциального операционного усилителя, пятый 20 и шестой 21 вспомогательные резисторы. Инвертирующий выход мультидифференциального операционного усилителя 7 связан с неинвертирующим входом второго 6 дифференциального операционного усилителя через последовательно включенные пятый 20 вспомогательный и третий 18 частотозадающий резисторы, а неинвертирующий выход мультидифференциального операционного усилителя 7 связан с инвертирующим входом второго 6 дифференциального операционного усилителя через последовательно соединенные шестой 21 вспомогательный и четвертый 19 частотозадающие резисторы, причем общий узел последовательно включенных пятого 20 вспомогательного и третьего 18 частотозадающих резисторов связан с общим узлом последовательно включенных шестого 21 вспомогательного и четвертого 19 частотозадающих резисторов через дополнительный регулируемый двухполюсник 22, в качестве первого 16 и второго 17 частотозадающих двухполюсников используются соответствующие резисторы, основной неинвертирующий вход 8 первого порта мультидифференциального операционного усилителя 7 соединен с инвертирующим выходом мультидифференциального операционного усилителя 7, основной инвертирующий вход 11 второго порта мультидифференциального операционного усилителя 7 соединен с его неинвертирующим выходом, неинвертирующий дополнительный вход 23 первого порта мультидифференциального операционного усилителя 7 связан с инвертирующим выходом первого 5 дифференциального операционного усилителя, инвертирующий дополнительный вход 24 второго порта мультидифференциального операционного усилителя 7 связан с неинвертирующим выходом первого 5 дифференциального операционного усилителя, основной инвертирующий вход 9 первого порта мультидифференциального операционного усилителя 7 соединен с первым 1 входом устройства, основной неинвертирующий вход 10 второго порта мультидифференциального операционного усилителя 7 соединен со вторым 2 входом устройства, инвертирующий дополнительный вход 25 первого порта мультидифференциального операционного усилителя 7 и неинвертирующий дополнительный вход 26 второго порта мультидифференциального операционного усилителя 7 связаны с общей шиной источника питания 27.Active RC low-pass filter with single-element pole frequency tuning on differential and multidifferential operational amplifiers of FIG. 2 contains the first 1 and second 2 antiphase inputs of the device, as well as the first 3 and second 4 antiphase outputs of the device, the first 5 and second 6 differential operational amplifiers with antiphase outputs, as well as the first 7 multidifferential operational amplifier with antiphase outputs, and the multidifferential operational amplifier 7 contains the first input port with the main non-inverting 8 and inverting 9 inputs, the second input port with the main non-inverting 10 and inverting 11 inputs, the first 12 capacitor, including between the non-inverting input and the inverting output of the first 5 differential operational amplifier connected to the first 3 output of the device, the second 13 capacitor included between the inverting input and the non-inverting output of the first 5 differential operational amplifier connected to the second 4 output of the device, the first 14 frequency-setting resistor included between the inverting output of the second 6 differential operational amplifier and the non-inverting input of the first 5 differential operational amplifier I, the second 15 frequency-setting resistor connected between the non-inverting output of the second 6 differential operational amplifier and the inverting input of the first 5 differential operational amplifier, the first 16 frequency-setting two-terminal connected between the non-inverting input of the second 6 differential operational amplifier and the inverting output of the second 6 differential operational amplifier, second 17 frequency-setting two-terminal connected between the inverting input of the second 6 differential operating about the amplifier and non-inverting output of the second 6 differential operational amplifier, the third 18 frequency-setting resistor connected to the non-inverting input of the second 6 differential operational amplifier, the fourth 19 frequency-setting resistor connected to the inverting input of the second 6 differential operational amplifier, fifth 20 and sixth 21 auxiliary resistors. The inverting output of the multidifferential operational amplifier 7 is connected to the non-inverting input of the second 6 differential operational amplifier through the fifth 20 auxiliary and third 18 frequency-setting resistors connected in series, and the non-inverting output of the multidifferential operational amplifier 7 is connected to the inverting input of the second 6 differential operational amplifier through the sixth 21 auxiliary and serially connected fourth 19 frequency setting resistors, with a common For the included fifth 20 auxiliary and third 18 frequency-setting resistors, it is connected to the common node of the sixth 21 auxiliary and fourth 19 frequency-setting resistors connected in series through an additional adjustable two-terminal device 22, the corresponding resistors are used as the first 16 and second 17 frequency-setting two-terminal devices, the main non-inverting input 8 of the first port of the multi-differential operational amplifier 7 is connected to the inverting output of a multidifferential operational amplifier For 7, the main inverting input 11 of the second port of the multidifferential operational amplifier 7 is connected to its non-inverting output, the non-inverting auxiliary input 23 of the first port of the multidifferential operational amplifier 7 is connected to the inverting output of the first 5 differential operational amplifier 7, and the inverting auxiliary input 24 of the second port of the multidifferential operational amplifier 7 is connected with non-inverting output of the first 5 differential operational amplifier, the main inverting the first input 9 of the first port of the multidifferential operational amplifier 7 is connected to the first 1 input of the device, the main non-inverting input 10 of the second port of the multidifferential operational amplifier 7 is connected to the second 2 input of the device, inverting the additional input 25 of the first port of the multidifferential operational amplifier 7 and the non-inverting additional input 26 of the second port multidifferential operational amplifier 7 are connected to a common bus power source 27.

Рассмотрим работу схемы ФНЧ фиг. 2.Consider the operation of the low-pass filter circuit of FIG. 2.

Передаточная функция схемы ФНЧ первого порядка в общем виде описывается выражениемThe transfer function of the first-order low-pass filter scheme is generally described by the expression

Figure 00000001
(1)
Figure 00000001
(one)

где

Figure 00000002
– частота полюса.Where
Figure 00000002
Is the frequency of the pole.

Введем обозначения:

Figure 00000003
– сопротивления первого частотозадающего 14, второго частотозадающего 15, первого частотозадающего двухполюсника 16, второго частотозадающего двухполюсника 17, третьего частотозадающего 18, четвертого частотозадающего 19, пятого вспомогательного 20, шестого вспомогательного 21 и дополнительного регулируемого двухполюсника 22 резисторов соответственно,
Figure 00000004
Figure 00000005
– емкости первого 12, второго 13 конденсаторов соответственно. We introduce the following notation:
Figure 00000003
- resistance of the first frequency setting 14, the second frequency setting 15, the first frequency setting bipolar 16, the second frequency setting bipolar 17, the third frequency setting 18, the fourth frequency setting 19, the fifth auxiliary 20, the sixth auxiliary 21 and the additional adjustable bipolar 22 resistors, respectively,
Figure 00000004
Figure 00000005
- capacitance of the first 12, second 13 capacitors, respectively.

При выполнении ряда условий

Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
, которые необходимо обеспечить в схеме фиг. 2 для симметричной работы каналов ФНЧ, коэффициенты передаточной функции (1) находятся с помощью следующих выражений Under a number of conditions
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
which must be provided in the circuit of FIG. 2 for the symmetric operation of the LPF channels, the transfer function coefficients (1) are found using the following expressions

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Путем изменения сопротивления резистора 22 может осуществляться перестройка частоты среза фильтра без изменения коэффициента передачи на нулевой частоте. В качестве элемента перестройки 22 могут использоваться, например, цифровые потенциометры.By changing the resistance of the resistor 22, the filter cutoff frequency can be tuned without changing the transmission coefficient at zero frequency. As a tuning element 22, for example, digital potentiometers can be used.

Анализ графиков фиг. 4 показывает, что в схеме фиг. 2 обеспечивается перестройка амплитудно-частотной характеристики ФНЧ в широком диапазоне частот без изменения коэффициента передачи на нулевой частоте. The graph analysis of FIG. 4 shows that in the circuit of FIG. 2 provides the tuning of the amplitude-frequency characteristics of the low-pass filter in a wide range of frequencies without changing the transmission coefficient at zero frequency.

Таким образом, заявляемое устройство имеет существенные преимущества в сравнении с прототипом.Thus, the claimed device has significant advantages compared to the prototype.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК BIBLIOGRAPHIC LIST

1. Выбор параметров аналоговых ограничителей спектра для цифровых систем обработки сигналов с учетом допусков и температурной нестабильности пассивных компонентов / Денисенко Д.Ю., Иванов Ю.И., Прокопенко Н.Н. // Радиотехника. – 2017. - № 1. – С.148-153.1. The choice of parameters of analog spectrum limiters for digital signal processing systems with allowance for tolerances and temperature instability of passive components / Denisenko D.Yu., Ivanov Yu.I., Prokopenko NN // Radio engineering. - 2017. - No. 1. - S.148-153.

2. Estimation to Efficiency of the Using of Anti-Alias Filter in the A/D Interface of Instrumentation and Control Systems / L.K. Samoylov, N.N. Prokopenko, A.V. Bugakova // Proceedings of IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2018), Kazan, Russia, September 14 - 17, 2018, pp. 422-425.2. Estimation to Efficiency of the Using of Anti-Alias Filter in the A / D Interface of Instrumentation and Control Systems / L.K. Samoylov, N.N. Prokopenko, A.V. Bugakova // Proceedings of IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2018), Kazan, Russia, September 14 - 17, 2018, pp. 422-425.

3. Selection of the Band-Pass Range of the Normalizing Signal Transducer of the Sensing Element in the Instrumentation and Control Systems / L.K. Samoylov, N.N. Prokopenko, A.V. Bugakova // 2018 14th IEEE International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology (ICSICT’2018). Proceedings. Oct.31-Nov.3, 2018, Qingdao, China.3. Selection of the Band-Pass Range of the Normalizing Signal Transducer of the Sensing Element in the Instrumentation and Control Systems / LK Samoylov, NN Prokopenko, AV Bugakova // 2018 14 th IEEE International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology ( ICSICT'2018). Proceedings. Oct.31-Nov.3, 2018, Qingdao, China.

4. The Function Approximation of the Signal Delay Time in the Anti-Alias Filter of the A/D Interface of the Instrumentation and Control System / L.K. Samoylov, D.Yu.Denisenko, N.N. Prokopenko // 2018 IEEE International Conference on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech-2018), October 22-23, 2018, Saint Petersburg, Russia.4. The Function Approximation of the Signal Delay Time in the Anti-Alias Filter of the A / D Interface of the Instrumentation and Control System / L.K. Samoylov, D.Yu.Denisenko, N.N. Prokopenko // 2018 IEEE International Conference on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech-2018), October 22-23, 2018, Saint Petersburg, Russia.

5. Справочник по расчету и проектированию ARC-схем / Букашкин С.А., Власов В.П., Змий Б.Ф. и др.; Под. ред. А.А. Ланнэ. – М.: Радио и связь, 1984. – 368 с.5. Reference on the calculation and design of ARC-schemes / Bukashkin SA, Vlasov VP, Zmiy B.F. and etc.; Under. ed. A.A. Lanne. - M .: Radio and communication, 1984. - 368 p.

6. Патент US 5.371.472, 1994 г.6. Patent US 5.371.472, 1994

7. Патент US 3.787.776, 1974 г.7. Patent US 3.787.776, 1974.

8. Патентная заявка US 2007/0296496, 2007 г.8. Patent application US 2007/0296496, 2007

9. Патент RU 2370881, 2009 г.9. Patent RU 2370881, 2009

10. Патент RU 2370882, 2009 г.10. Patent RU 2370882, 2009

11. Патент RU 2370880, 2009 г.11. Patent RU 2370880, 2009

12. Патент US 3.736.517, 1973 г.12. US patent 3,736.517, 1973.

13. Патент US 6.407.627, 2002 г.13. Patent US 6.407.627, 2002

14. Патент SU 1187241, 1985 г.14. Patent SU 1187241, 1985

15. Патент US 6.344.773, 2002 г.15. Patent US 6.344.773, 2002

16. Патент US 6.710.644, 2004 г.16. Patent US 6.710.644, 2004

17. Патент SU 1777233, 1990 г.17. Patent SU 1777233, 1990.

18. Патент RU 2019023, 1994 г.18. Patent RU 2019023, 1994

19. Патент SU 443459, 1974 г.19. Patent SU 443459, 1974

20. Патент SU 1417178, 1988 г.20. Patent SU 1417178, 1988

21. Патент SU 1758833, 1992 г.21. Patent SU 1758833, 1992.

Claims (1)

Активный RC-фильтр нижних частот с одноэлементной перестройкой частоты полюса на дифференциальных и мультидифференциальном операционных усилителях, содержащий первый (1) и второй (2) противофазные входы устройства, а также первый (3) и второй (4) противофазные выходы устройства, первый (5) и второй (6) дифференциальные операционные усилители с противофазными выходами, а также первый (7) мультидифференциальный операционный усилитель с противофазными выходами, причем мультидифференциальный операционный усилитель (7) содержит первый входной порт с основными неинвертирующим (8) и инвертирующим (9) входами, второй входной порт с основными неинвертирующим (10) и инвертирующим (11) входами, первый (12) конденсатор, включенный между неинвертирующим входом и инвертирующим выходом первого (5) дифференциального операционного усилителя, связанным с первым (3) выходом устройства, второй (13) конденсатор, включенный между инвертирующим входом и неинвертирующим выходом первого (5) дифференциального операционного усилителя, связанным со вторым (4) выходом устройства, первый (14) частотозадающий резистор, включенный между инвертирующим выходом второго (6) дифференциального операционного усилителя и неинвертирующим входом первого (5) дифференциального операционного усилителя, второй (15) частотозадающий резистор, включенный между неинвертирующим выходом второго (6) дифференциального операционного усилителя и инвертирующим входом первого (5) дифференциального операционного усилителя, первый (16) частотозадающий двухполюсник, включенный между неинвертирующим входом второго (6) дифференциального операционного усилителя и инвертирующим выходом второго (6) дифференциального операционного усилителя, второй (17) частотозадающий двухполюсник, включенный между инвертирующим входом второго (6) дифференциального операционного усилителя и неинвертирующим выходом второго (6) дифференциального операционного усилителя, третий (18) частотозадающий резистор, связанный с неинвертирующим входом второго (6) дифференциального операционного усилителя, четвертый (19) частотозадающий резистор, связанный с инвертирующим входом второго (6) дифференциального операционного усилителя, пятый (20) и шестой (21) вспомогательные резисторы, отличающийся тем, что инвертирующий выход мультидифференциального операционного усилителя (7) связан с неинвертирующим входом второго (6) дифференциального операционного усилителя через последовательно включенные пятый (20) вспомогательный и третий (18) частотозадающий резисторы, а неинвертирующий выход мультидифференциального операционного усилителя (7) связан с инвертирующим входом второго (6) дифференциального операционного усилителя через последовательно соединенные шестой (21) вспомогательный и четвертый (19) частотозадающие резисторы, причем общий узел последовательно включенных пятого (20) вспомогательного и третьего (18) частотозадающих резисторов связан с общим узлом последовательно включенных шестого (21) вспомогательного и четвертого (19) частотозадающих резисторов через дополнительный регулируемый двухполюсник (22), в качестве первого (16) и второго (17) частотозадающих двухполюсников используются соответствующие резисторы, основной неинвертирующий вход (8) первого порта мультидифференциального операционного усилителя (7) соединен с инвертирующим выходом мультидифференциального операционного усилителя (7), основной инвертирующий вход (11) второго порта мультидифференциального операционного усилителя (7) соединен с его неинвертирующим выходом, неинвертирующий дополнительный вход (23) первого порта мультидифференциального операционного усилителя (7) связан с инвертирующим выходом первого (5) дифференциального операционного усилителя, инвертирующий дополнительный вход (24) второго порта мультидифференциального операционного усилителя (7) связан с неинвертирующим выходом первого (5) дифференциального операционного усилителя, основной инвертирующий вход (9) первого порта мультидифференциального операционного усилителя (7) соединен с первым (1) входом устройства, основной неинвертирующий вход (10) второго порта мультидифференциального операционного усилителя (7) соединен со вторым (2) входом устройства, инвертирующий дополнительный вход (25) первого порта мультидифференциального операционного усилителя (7) и неинвертирующий дополнительный вход (26) второго порта мультидифференциального операционного усилителя (7) связаны с общей шиной источника питания (27). Active RC low-pass filter with single-element pole frequency tuning on differential and multidifferential operational amplifiers, containing the first (1) and second (2) antiphase inputs of the device, as well as the first (3) and second (4) antiphase outputs of the device, the first (5 ) and the second (6) differential operational amplifiers with antiphase outputs, as well as the first (7) multidifferential operational amplifier with antiphase outputs, and the multidifferential operational amplifier (7) contains the first input pore with the main non-inverting (8) and inverting (9) inputs, a second input port with the main non-inverting (10) and inverting (11) inputs, the first (12) capacitor connected between the non-inverting input and the inverting output of the first (5) differential operational amplifier, connected to the first (3) output of the device, a second (13) capacitor connected between the inverting input and the non-inverting output of the first (5) differential operational amplifier, connected to the second (4) output of the device, the first (14) frequency-setting resistor p connected between the inverting output of the second (6) differential operational amplifier and the non-inverting input of the first (5) differential operational amplifier, the second (15) frequency-setting resistor connected between the non-inverting output of the second (6) differential operational amplifier and the inverting input of the first (5) differential operational amplifier, the first (16) frequency-setting double-pole connected between the non-inverting input of the second (6) differential operational amplifier and the inverting the second (6) differential operational amplifier, the second (17) frequency-coupled two-pole connected between the inverting input of the second (6) differential operational amplifier and the non-inverting output of the second (6) differential operational amplifier, the third (18) frequency-setting resistor connected to the non-inverting input of the second (6) a differential operational amplifier, a fourth (19) frequency setting resistor coupled to an inverting input of a second (6) differential operational amplifier, a fifth (20) and w net (21) auxiliary resistors, characterized in that the inverting output of the multidifferential operational amplifier (7) is connected to the non-inverting input of the second (6) differential operational amplifier through the fifth (20) auxiliary and third (18) frequency-setting resistors connected in series, and the non-inverting output of the multidifferential operational amplifier operational amplifier (7) is connected to the inverting input of the second (6) differential operational amplifier through a series-connected sixth (21) auxiliary and a fourth (19) frequency-setting resistors, the common node of the fifth (20) auxiliary and third (18) frequency-setting resistors being connected in series with the common node of the sixth (21) auxiliary and fourth (19) frequency-setting resistors through an additional adjustable two-terminal device (22), as the first (16) and second (17) frequency-setting two-terminal devices, the corresponding resistors are used, the main non-inverting input (8) of the first port of the multidifferential operational amplifier (7) is connected is connected to the inverting output of the multidifferential operational amplifier (7), the main inverting input (11) of the second port of the multidifferential operational amplifier (7) is connected to its non-inverting output, the non-inverting auxiliary input (23) of the first port of the multidifferential operational amplifier (7) is connected to the inverting output of the first (5) a differential operational amplifier inverting the auxiliary input (24) of the second port of the multidifferential operational amplifier (7) is connected to a non-inverting the output of the first (5) differential operational amplifier, the main inverting input (9) of the first port of the multidifferential operational amplifier (7) is connected to the first (1) input of the device, the main non-inverting input (10) of the second port of the multidifferential operational amplifier (7) is connected to the second ( 2) the device input, inverting the auxiliary input (25) of the first port of the multidifferential operational amplifier (7) and non-inverting auxiliary input (26) of the second port of the multidifferential operational amplifier preamplifier (7) are connected with a common power supply bus (27).
RU2019137425A 2019-11-21 2019-11-21 Active low-pass rc-filter with single element pole frequency tuning on differential and multi-differential operational amplifiers RU2718210C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019137425A RU2718210C1 (en) 2019-11-21 2019-11-21 Active low-pass rc-filter with single element pole frequency tuning on differential and multi-differential operational amplifiers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019137425A RU2718210C1 (en) 2019-11-21 2019-11-21 Active low-pass rc-filter with single element pole frequency tuning on differential and multi-differential operational amplifiers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2718210C1 true RU2718210C1 (en) 2020-03-31

Family

ID=70156467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019137425A RU2718210C1 (en) 2019-11-21 2019-11-21 Active low-pass rc-filter with single element pole frequency tuning on differential and multi-differential operational amplifiers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2718210C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170141760A1 (en) * 2015-11-13 2017-05-18 Qualcomm Incorporated Baseband filters and interfaces between a digital-to-analog converter and a baseband filter
WO2018215973A1 (en) * 2017-05-24 2018-11-29 Jorgen Nielsen Apparatus and method for controlling a resonator
RU2697945C1 (en) * 2019-02-25 2019-08-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Active third-order active low-pass rc-filter based on an operational amplifier with a paraphrase output
RU2701095C1 (en) * 2019-03-11 2019-09-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Low-sensitivity bandpass filter with independent adjustment of main parameters

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170141760A1 (en) * 2015-11-13 2017-05-18 Qualcomm Incorporated Baseband filters and interfaces between a digital-to-analog converter and a baseband filter
WO2018215973A1 (en) * 2017-05-24 2018-11-29 Jorgen Nielsen Apparatus and method for controlling a resonator
RU2697945C1 (en) * 2019-02-25 2019-08-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Active third-order active low-pass rc-filter based on an operational amplifier with a paraphrase output
RU2701095C1 (en) * 2019-03-11 2019-09-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Low-sensitivity bandpass filter with independent adjustment of main parameters

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUSSAIN ALZAHER et al, "A CMOS FULLY BALANCED DIFFERENTIAL DIFFERENCE AMPLIFIER AND ITS APPLICATION" IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS-Ii: ANALOG AND DIGITAL SIGNAL PROCESSING, Vol 48, No. 6, June 2001, pp.614-620, fig.8f. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2737390C1 (en) Universal band-pass filter, low-pass filter and rejection filter on three multi-differential operational amplifiers
RU2697945C1 (en) Active third-order active low-pass rc-filter based on an operational amplifier with a paraphrase output
RU2677362C1 (en) Active rc filter
RU2704530C1 (en) Broadband band-pass filter with independent adjustment of pole frequency, pole attenuation and transmission coefficient
Jerabek et al. SIMO type low-input and high-output impedance current-mode universal filter employing three universal current conveyors
RU2718210C1 (en) Active low-pass rc-filter with single element pole frequency tuning on differential and multi-differential operational amplifiers
RU2656728C1 (en) Arc-filter of bottom frequencies with an independent setting of main parameters
RU2695977C1 (en) Active third-order low-pass rc filter on an operational amplifier with a paraphrase output
RU2695981C1 (en) Active rc-filter of lower frequencies of third order with differential input based on operational amplifier with paraphrase output
RU2748609C1 (en) Fourth-order low-frequency filter
RU2697612C1 (en) Active low-pass third-order rc filter
RU2720559C1 (en) Active rc-low-pass filter with single-element frequency tuning of the pole on the differential and two multi-differential operational amplifiers
RU2736239C1 (en) Universal band-pass and rejection filter with controlled bandwidth
RU2721155C1 (en) Low-pass filter of third order with minimum number of capacitors per order
RU2724917C1 (en) Universal active rc-filter of the second order on multi-differential operational amplifiers with minimum quantity of passive and active elements
RU2730172C1 (en) Universal active rc-filter of second order on multi-differential operational amplifiers
CN112769412B (en) Double-operational-amplifier elliptic function and inverse Chebyshev active low-pass filter circuit
RU2701038C1 (en) Band-pass filter on two operational amplifiers with independent adjustment of main parameters
RU2748610C1 (en) Fourth-order broadband bandpass filter with single input and paraphase output
RU2748607C1 (en) Fourth-order wideband bandpass active rc filter with differential input and paraphase output
RU2692967C1 (en) Active rc-filter for processing signals of piezoelectric sensors
RU2748663C1 (en) Fourth-order wideband bandpass filter with non-differential input and paraphase output on classical operational amplifiers
RU2797040C1 (en) Low-pass filter based on a multi-differential operational amplifier
Maheshwari et al. Versatile Voltage-Mode Universal Filter Using Differential Difference Current Conveyor.
RU2800970C1 (en) Low pass filter