RU2736239C1 - Universal band-pass and rejection filter with controlled bandwidth - Google Patents

Universal band-pass and rejection filter with controlled bandwidth Download PDF

Info

Publication number
RU2736239C1
RU2736239C1 RU2020110761A RU2020110761A RU2736239C1 RU 2736239 C1 RU2736239 C1 RU 2736239C1 RU 2020110761 A RU2020110761 A RU 2020110761A RU 2020110761 A RU2020110761 A RU 2020110761A RU 2736239 C1 RU2736239 C1 RU 2736239C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
operational amplifier
differential operational
filter
port
Prior art date
Application number
RU2020110761A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дарья Юрьевна Денисенко
Елена Владимировна Викулина
Юрий Иванович Иванов
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 RU2020110761A priority Critical patent/RU2736239C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2736239C1 publication Critical patent/RU2736239C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H1/00—Constructional details of impedance networks whose electrical mode of operation is not specified or applicable to more than one type of network
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00—Networks using digital techniques

Landscapes

  • Networks Using Active Elements (AREA)

Abstract

FIELD: radio equipment.SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used as an interface for selecting a given spectrum of a signal source, for example, during its further processing by analogue-to-digital converters of various modifications. Besides, the disclosed device has the possibility of adjusting the pass band and has an extended frequency range. For this purpose, a universal active RC-filter is provided, which provides implementation at its outputs of a band-pass filter, a low-pass filter and a rejection filter, with adjustable band-pass, comprising device input (1), device first output (2), which realizes function of output of low-pass filter, second output (3) of device, which realizes function of output of band-pass filter, third output (4) of device, which realizes output of cut-off filter.EFFECT: technical result is the creation of a universal filter circuit, which provides implementation of band-pass and rejection filters on its outputs with possibility of adjusting the pass band.1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и связи, и может использоваться в качестве устройств частотной селекции, в том числе включаемых на входе аналого-цифровых преобразователей различного назначения [1-4].The invention relates to the field of radio engineering and communication, and can be used as frequency selection devices, including those included at the input of analog-to-digital converters for various purposes [1-4].

Универсальные активные RC-фильтры (УАRСФ) широко используются в современной электронике [5-10] и оказывают существенное влияние на качественные показатели многих аналого-цифровых систем связи и автоматического управления [1-4]. Данный класс устройств частотной селекции (УЧС) особенно перспективен при создании специализированных структурных кристаллов, в которых те или иные амплитудно-частотные характеристики (фильтров низких частот (ФНЧ), фильтров высоких частот (ФВЧ), режекторных (РФ) и полосовых (ПФ) фильтров) реализуются за счет коммутации входов УЧС, к которым подключается источник сигнала, и использования разных выходов УЧС [11-16].Universal active RC-filters (UARSF) are widely used in modern electronics [5-10] and have a significant impact on the quality indicators of many analog-digital communication and automatic control systems [1-4]. This class of frequency selection devices (FSD) is especially promising when creating specialized structural crystals, in which certain amplitude-frequency characteristics (low-pass filters (LPF), high-pass filters (HPF), notch (RF) and bandpass (PF) filters) ) are implemented by switching the inputs of the UCHS, to which the signal source is connected, and using different outputs of the UCHS [11-16].

Ближайшим прототипом заявляемого устройства является универсальный фильтр, представленный в патенте RU 2702496 («Универсальный активный RC-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей», МПК Н03Н 11/00, 2019 г.). Он содержит (фиг.1) вход (1) устройства, первый выход (2) устройства, реализующий функцию выхода фильтра низких частот, второй выход (3) устройства, реализующий функцию выхода полосового фильтра, третий выход (4) устройства, реализующий функцию выхода режекторного фильтра, первый (5) мультидифференциальный операционный усилитель с двумя входными портами, каждый из которых имеет инвертирующий и неинвертирующий входы, второй (6) мультидифференциальный операционный усилитель с двумя входными портами, каждый из которых имеет инвертирующий и неинвертирующий входы, третий (7) мультидифференциальный операционный усилитель с двумя входными портами, каждый из которых имеет инвертирующий и неинвертирующий входы, первый (8) частотозадающий конденсатор, включенный между первым выходом (2) устройства, реализующим функцию выхода фильтра низких частот, и общей шиной источников питания, второй (9) частотозадающий конденсатор, включенный между вторым выходом (3) устройства, реализующим функцию выхода полосового фильтра, и общей шиной источников питания, выход первого (5) мультидифференциального операционного усилителя соединен с третьим выходом (4) устройства, реализующим функцию выхода режекторного фильтра, выход второго (6) мультидифференциального операционного усилителя соединен с его инвертирующим входом первого порта и связан со вторым выходом (3) устройства, реализующим функцию выхода полосового фильтра, через первый (10) частотозадающий резистор, выход третьего (7) мультидифференциального операционного усилителя соединен с его инвертирующим входом первого порта и связан с первым выходом (2) устройства, реализующим функцию выхода фильтра низких частот, через второй (11) частотозадающий резистор, неинвертирующий вход первого порта третьего (7) мультидифференциального операционного усилителя и неинвертирующий вход второго порта второго (6) мультидифференциального операционного усилителя объединены и подключены к первому выходу (2) устройства, реализующему функцию выхода фильтра низких частот, инвертирующий вход второго порта третьего (7) мультидифференциального операционного усилителя и неинвертирующий вход первого порта второго (6) мультидифференциального операционного усилителя объединены и подключены ко второму выходу (3) устройства, реализующему функцию выхода полосового фильтра, инвертирующий вход второго порта первого (5) мультидифференциального операционного усилителя и неинвертирующий вход второго порта третьего (7) мультидифференциального операционного усилителя подключены к общей шине источников питания, третий (12) и четвертый (13) частотозадающие резисторы.The closest prototype of the claimed device is a universal filter presented in patent RU 2702496 ("Universal active RC filter based on multidifferential operational amplifiers", IPC Н03Н 11/00, 2019). It contains (Fig. 1) input (1) of the device, the first output (2) of the device, which implements the function of the output of the low-pass filter, the second output (3) of the device, which implements the function of the output of the band-pass filter, the third output (4) of the device, which implements the function of the output notch filter, the first (5) multi-differential operational amplifier with two input ports, each of which has an inverting and non-inverting inputs, the second (6) multi-differential operational amplifier with two input ports, each of which has an inverting and non-inverting inputs, the third (7) multi-differential an operational amplifier with two input ports, each of which has an inverting and non-inverting inputs, the first (8) frequency-setting capacitor connected between the first output (2) of the device, which implements the low-pass filter output function, and the common bus of power supplies, the second (9) frequency setting capacitor connected between the second output (3) of the device, which implements the function of output n band filter, and a common bus of power supplies, the output of the first (5) multi-differential operational amplifier is connected to the third output (4) of the device, which implements the function of the notch filter output, the output of the second (6) multi-differential operational amplifier is connected to its inverting input of the first port and is connected to the second output (3) of the device, which implements the function of the output of the bandpass filter, through the first (10) frequency setting resistor, the output of the third (7) multi-differential operational amplifier is connected to its inverting input of the first port and connected to the first output (2) of the device, which implements the function of the filter output low frequencies, through the second (11) frequency-setting resistor, the non-inverting input of the first port of the third (7) multi-differential operational amplifier and the non-inverting input of the second port of the second (6) multi-differential operational amplifier are combined and connected to the first output (2) of the device, which implements the filter output function low frequencies, the inverting input of the second port of the third (7) multi-differential operational amplifier and the non-inverting input of the first port of the second (6) multi-differential operational amplifier are combined and connected to the second output (3) of the device that implements the function of the bandpass filter output, inverting the input of the second port of the first (5 ) of the multi-differential operational amplifier and the non-inverting input of the second port of the third (7) multi-differential operational amplifier are connected to the common bus of the power supplies, the third (12) and fourth (13) frequency-setting resistors.

Существенный недостаток известного универсального фильтра состоит в том, что в нем не реализуется произвольное, в том числе, повышенное значение добротности полюса.A significant drawback of the known universal filter is that it does not implement an arbitrary, including increased value of the Q-factor of the pole.

Основная задача предлагаемого изобретения состоит в создании универсального активного RC-фильтра, в котором предусмотрена возможность регулировки полосы пропускания и обладающего расширенным частотным диапазоном.The main objective of the present invention is to create a universal active RC-filter, which provides the ability to adjust the bandwidth and has an extended frequency range.

Поставленная задача решается тем, что в универсальном фильтре (фиг.1), содержащем вход (1) устройства, первый выход (2) устройства, реализующий функцию выхода фильтра низких частот, второй выход (3) устройства, реализующий функцию выхода полосового фильтра, третий выход (4) устройства, реализующий функцию выхода режекторного фильтра, первый (5) мультидифференциальный операционный усилитель с двумя входными портами, каждый из которых имеет инвертирующий и неинвертирующий входы, второй (6) мультидифференциальный операционный усилитель с двумя входными портами, каждый из которых имеет инвертирующий и неинвертирующий входы, третий (7) мультидифференциальный операционный усилитель с двумя входными портами, каждый из которых имеет инвертирующий и неинвертирующий входы, первый (8) частотозадающий конденсатор, включенный между первым выходом (2) устройства, реализующим функцию выхода фильтра низких частот, и общей шиной источников питания, второй (9) частотозадающий конденсатор, включенный между вторым выходом (3) устройства, реализующим функцию выхода полосового фильтра, и общей шиной источников питания, выход первого (5) мультидифференциального операционного усилителя соединен с третьим выходом (4) устройства, реализующим функцию выхода режекторного фильтра, выход второго (6) мультидифференциального операционного усилителя соединен с его инвертирующим входом первого порта и связан со вторым выходом (3) устройства, реализующим функцию выхода полосового фильтра, через первый (10) частотозадающий резистор, выход третьего (7) мультидифференциального операционного усилителя соединен с его инвертирующим входом первого порта и связан с первым выходом (2) устройства, реализующим функцию выхода фильтра низких частот, через второй (11) частотозадающий резистор, неинвертирующий вход первого порта третьего (7) мультидифференциального операционного усилителя и неинвертирующий вход второго порта второго (6) мультидифференциального операционного усилителя объединены и подключены к первому выходу (2) устройства, реализующему функцию выхода фильтра низких частот, инвертирующий вход второго порта третьего (7) мультидифференциального операционного усилителя и неинвертирующий вход первого порта второго (6) мультидифференциального операционного усилителя объединены и подключены ко второму выходу (3) устройства, реализующему функцию выхода полосового фильтра, инвертирующий вход второго порта первого (5) мультидифференциального операционного усилителя и неинвертирующий вход второго порта третьего (7) мультидифференциального операционного усилителя подключены к общей шине источников питания, третий (12) и четвертый (13) частотозадающие резисторы, предусмотрены новые элементы и связи - вход (1) устройства соединен с неинвертирующим входом первого порта первого (5) мультидифференциального операционного усилителя, инвертирующий вход первого порта первого (5) мультидифференциального операционного усилителя подключен к его выходу и через третий (12) частотозадающий резистор связан с инвертирующим входом второго порта второго (6) мультидифференциального операционного усилителя, неинвертирующий вход второго порта первого (5) мультидифференциального операционного усилителя соединен со вторым выходом (3) устройства, реализующим функцию выхода полосового фильтра, инвертирующий вход второго порта второго (6) мультидифференциального операционного усилителя связан с общей шиной источников питания через четвертый (13) частотозадающий резистор.The problem is solved by the fact that in the universal filter (Fig. 1) containing the input (1) of the device, the first output (2) of the device, which implements the function of the output of the low-pass filter, the second output (3) of the device, which implements the function of the output of the bandpass filter, the third output (4) of the device, which implements the function of the output of the notch filter, the first (5) multi-differential operational amplifier with two input ports, each of which has an inverting and non-inverting inputs, the second (6) multi-differential operational amplifier with two input ports, each of which has an inverting and non-inverting inputs, the third (7) multi-differential operational amplifier with two input ports, each of which has an inverting and non-inverting inputs, the first (8) frequency-setting capacitor connected between the first output (2) of the device, which implements the function of a low-pass filter output, and a common bus power supplies, the second (9) frequency-setting capacitor, included between by the second output (3) of the device, which implements the function of the output of the bandpass filter, and the common bus of power supplies, the output of the first (5) multi-differential operational amplifier is connected to the third output (4) of the device, which implements the function of the output of the notch filter, the output of the second (6) multi-differential operational amplifier the amplifier is connected to its inverting input of the first port and connected to the second output (3) of the device, which implements the function of the bandpass filter output, through the first (10) frequency setting resistor, the output of the third (7) multidifferential operational amplifier is connected to its inverting input of the first port and is connected to the first output (2) of the device, which implements the function of the output of the low-pass filter, through the second (11) frequency setting resistor, the non-inverting input of the first port of the third (7) multi-differential operational amplifier and the non-inverting input of the second port of the second (6) multi-differential operational amplifier are combined and connected to the first output (2) of the device, which implements the function of the output of the low-pass filter, the inverting input of the second port of the third (7) multi-differential operational amplifier and the non-inverting input of the first port of the second (6) multi-differential operational amplifier are combined and connected to the second output (3) of the device that implements the function the output of the bandpass filter, the inverting input of the second port of the first (5) multi-differential operational amplifier and the non-inverting input of the second port of the third (7) multi-differential operational amplifier are connected to the common bus of the power supplies, the third (12) and fourth (13) frequency setting resistors, new elements are provided and communication - the input (1) of the device is connected to the non-inverting input of the first port of the first (5) multi-differential operational amplifier, the inverting input of the first port of the first (5) multi-differential operational amplifier is connected to its output and through the third (12) frequency setting resistor with the inverting input of the second port of the second (6) multi-differential operational amplifier, the non-inverting input of the second port of the first (5) multi-differential operational amplifier is connected to the second output (3) of the device, which implements the function of the band-pass filter output, inverting the input of the second port of the second (6) multi-differential operational amplifier connected to the common bus of power supplies through the fourth (13) frequency setting resistor.

На чертеже фиг.1 показана схема прототипа, а на чертеже фиг.2 - схема заявляемого полосового и режекторного фильтра с регулируемой полосой пропускания, соответствующая формуле изобретения.The drawing figure 1 shows a diagram of the prototype, and the drawing figure 2 is a diagram of the inventive band-pass and notch filter with adjustable bandwidth, corresponding to the claims.

На чертеже фиг.3 показаны обозначения входных портов в используемых мульдифференциальных операционных усилителях.The drawing figure 3 shows the designation of the input ports in the used multivariate operational amplifiers.

На чертеже фиг.4 приведены амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) заявляемой схемы фильтра фиг.2, полученные в среде Micro-Cap.The drawing figure 4 shows the amplitude-frequency characteristics (AFC) of the claimed filter circuit of figure 2, obtained in the Micro-Cap environment.

Универсальный активный RC-фильтр, обеспечивающий реализацию на его выходах полосового фильтра, фильтра низких частот и режекторного фильтра, с регулируемой полосой пропускания (фиг.2) содержит вход (1) устройства, первый выход (2) устройства, реализующий функцию выхода фильтра низких частот, второй выход (3) устройства, реализующий функцию выхода полосового фильтра, третий выход (4) устройства, реализующий функцию выхода режекторного фильтра, первый (5) мультидифференциальный операционный усилитель с двумя входными портами, каждый из которых имеет инвертирующий и неинвертирующий входы, второй (6) мультидифференциальный операционный усилитель с двумя входными портами, каждый из которых имеет инвертирующий и неинвертирующий входы, третий (7) мультидифференциальный операционный усилитель с двумя входными портами, каждый из которых имеет инвертирующий и неинвертирующий входы, первый (8) частотозадающий конденсатор, включенный между первым выходом (2) устройства, реализующим функцию выхода фильтра низких частот, и общей шиной источников питания, второй (9) частотозадающий конденсатор, включенный между вторым выходом (3) устройства, реализующим функцию выхода полосового фильтра, и общей шиной источников питания, выход первого (5) мультидифференциального операционного усилителя соединен с третьим выходом (4) устройства, реализующим функцию выхода режекторного фильтра, выход второго (6) мультидифференциального операционного усилителя соединен с его инвертирующим входом первого порта и связан со вторым выходом (3) устройства, реализующим функцию выхода полосового фильтра, через первый (10) частотозадающий резистор, выход третьего (7) мультидифференциального операционного усилителя соединен с его инвертирующим входом первого порта и связан с первым выходом (2) устройства, реализующим функцию выхода фильтра низких частот, через второй (11) частотозадающий резистор, неинвертирующий вход первого порта третьего (7) мультидифференциального операционного усилителя и неинвертирующий вход второго порта второго (6) мультидифференциального операционного усилителя объединены и подключены к первому выходу (2) устройства, реализующему функцию выхода фильтра низких частот, инвертирующий вход второго порта третьего (7) мультидифференциального операционного усилителя и неинвертирующий вход первого порта второго (6) мультидифференциального операционного усилителя объединены и подключены ко второму выходу (3) устройства, реализующему функцию выхода полосового фильтра, инвертирующий вход второго порта первого (5) мультидифференциального операционного усилителя и неинвертирующий вход второго порта третьего (7) мультидифференциального операционного усилителя подключены к общей шине источников питания, третий (12) и четвертый (13) частотозадающие резисторы. Вход (1) устройства соединен с неинвертирующим входом первого порта первого (5) мультидифференциального операционного усилителя, инвертирующий вход первого порта первого (5) мультидифференциального операционного усилителя подключен к его выходу и через третий (12) частотозадающий резистор связан с инвертирующим входом второго порта второго (6) мультидифференциального операционного усилителя, неинвертирующий вход второго порта первого (5) мультидифференциального операционного усилителя соединен со вторым выходом (3) устройства, реализующим функцию выхода полосового фильтра, инвертирующий вход второго порта второго (6) мультидифференциального операционного усилителя связан с общей шиной источников питания через четвертый (13) частотозадающий резистор.A universal active RC filter, providing the implementation at its outputs of a band-pass filter, a low-pass filter and a notch filter, with an adjustable passband (Fig. 2) contains the input (1) of the device, the first output (2) of the device, which implements the function of the output of the low-pass filter , the second output (3) of the device, which implements the function of the output of the band-pass filter, the third output (4) of the device, which implements the function of the output of the notch filter, the first (5) multi-differential operational amplifier with two input ports, each of which has an inverting and non-inverting inputs, the second ( 6) a multi-differential operational amplifier with two input ports, each of which has an inverting and non-inverting inputs, the third (7) multi-differential operational amplifier with two input ports, each of which has an inverting and non-inverting inputs, the first (8) frequency-setting capacitor connected between the first output (2) of the device that implements the output function low-pass filter, and a common bus of power supplies, the second (9) frequency-setting capacitor connected between the second output (3) of the device, which implements the function of the band-pass filter output, and the common bus of power supplies, the output of the first (5) multi-differential operational amplifier is connected to the third output (4) of the device that implements the function of the output of the notch filter, the output of the second (6) multi-differential operational amplifier is connected to its inverting input of the first port and connected to the second output (3) of the device, which implements the function of the output of the band-pass filter, through the first (10) frequency-setting resistor, the output of the third (7) multi-differential operational amplifier is connected to its inverting input of the first port and connected to the first output (2) of the device, which implements the function of the low-pass filter output, through the second (11) frequency-setting resistor, which non-inverting the input of the first port of the third (7) multi-differential operational amplifier. amplifier and non-inverting the input of the second port of the second (6) multi-differential operational amplifier are combined and connected to the first output (2) of the device, which implements the function of the low-pass filter output, the inverting input of the second port of the third (7) multi-differential operational amplifier and the non-inverting input of the first port of the second (6) multi-differential operational amplifier amplifier are combined and connected to the second output (3) of the device, which implements the function of the output of the bandpass filter, the inverting input of the second port of the first (5) multi-differential operational amplifier and the non-inverting input of the second port of the third (7) multi-differential operational amplifier are connected to the common bus of power supplies, the third ( 12) and the fourth (13) frequency setting resistors. The input (1) of the device is connected to the non-inverting input of the first port of the first (5) multi-differential operational amplifier, the inverting input of the first port of the first (5) multi-differential operational amplifier is connected to its output and through the third (12) frequency setting resistor is connected to the inverting input of the second port of the second ( 6) a multi-differential operational amplifier, the non-inverting input of the second port of the first (5) multi-differential operational amplifier is connected to the second output (3) of the device, which implements the function of the band-pass filter output, the inverting input of the second port of the second (6) multi-differential operational amplifier is connected to the common bus of power supplies through fourth (13) frequency setting resistor.

В схеме фиг.2 источник напряжения 14 является источником входного сигнала.In the circuit of FIG. 2, the voltage source 14 is the input source.

Рассмотрим работу предлагаемой схемы фильтра фиг.2, используя уравнения для его основных параметров, а также результаты компьютерного моделирования, представленные на чертеже фиг.4.Let us consider the operation of the proposed filter circuit of Fig. 2, using the equations for its main parameters, as well as the results of computer simulation shown in Fig. 4.

Обобщенная передаточная функция УАRСФ второго порядка описывается выражениемThe generalized second-order UARSF transfer function is described by the expression

Figure 00000001
Figure 00000001

где ω0, ωp - частота нуля и полюса передаточной функции, d0, dp - затухание нуля и полюса передаточной функции, Μ - коэффициент передачи фильтра.where ω 0 , ω p is the frequency of the zero and the pole of the transfer function, d 0 , d p is the attenuation of the zero and the pole of the transfer function, Μ is the filter transfer coefficient.

Введем обозначения: R10, R11, R13, R14 - сопротивления первого 10 и второго 11, третьего 13 и четвертого 14 частотозадающих резисторов, С8, С9 - емкости первого 8, второго 9 частотозадающих конденсаторов соответственно. Поэтому в предлагаемой схеме фиг.2 со входа 1 на третий выход 4 устройства, реализующий функцию выхода режекторного фильтра, соответствует следующая передаточная функцияLet's introduce the designations: R 10 , R 11 , R 13 , R 14 - resistances of the first 10 and second 11, third 13 and fourth 14 frequency-setting resistors, C 8 , C 9 - capacities of the first 8, second 9 frequency-setting capacitors, respectively. Therefore, in the proposed circuit of Fig. 2, from the input 1 to the third output 4 of the device, which implements the function of the output of the notch filter, the following transfer function corresponds

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
, τ2=R11C8.Where
Figure 00000003
, τ 2 = R 11 C 8 .

Коэффициент передачи РФ на нулевой и бесконечно большой частотах равен единице RF transmission coefficient at zero and infinitely high frequencies is equal to one

Μ=1.Μ = 1.

Со входа 1 на второй выход 3 устройства, реализующий функцию выхода полосового фильтра, схеме фиг.2 соответствует передаточная функция, которая представлена нижеFrom input 1 to the second output 3 of the device, which implements the function of the output of the bandpass filter, the scheme of Fig. 2 corresponds to the transfer function, which is presented below

Figure 00000004
Figure 00000004

При этом коэффициент передачи ПФ на частоте полюса равен Μ=-1.In this case, the transmission coefficient of the PF at the pole frequency is Μ = -1.

Со входа 1 универсального активного RC-фильтра фиг.2 на первый выход 2 устройства, реализующий функцию выхода фильтра нижних частот, соответствует передаточная функцияFrom the input 1 of the universal active RC filter of Fig. 2 to the first output 2 of the device, which implements the function of the output of the low-pass filter, there corresponds the transfer function

Figure 00000005
Figure 00000005

а его коэффициент передачи на нулевой частоте равен Μ=α.and its transmission coefficient at zero frequency is Μ = α.

Коэффициенты передаточной функции, такие как частота полюса и затухание полюса для всех выходов (РФ, ПФ, ФНЧ) предлагаемой схемы УАRСФ фиг.2 определяются уравнениями:Transfer function coefficients, such as pole frequency and pole attenuation for all outputs (RF, PF, LPF) of the proposed UARSF circuit of Fig. 2 are determined by the equations:

- частота полюса- pole frequency

Figure 00000006
Figure 00000006

- затухание полюса- pole attenuation

Figure 00000007
Figure 00000007

Анализ графиков фиг.4 показывает, что УАRСФ фиг.2 позволяет реализовать на его выходах режекторный фильтр, полосовой фильтр и фильтр низких частот. Кроме этого, как следует из формул (6), заявляемое устройство допускает регулировку полосы пропускания (добротности полюса) путем изменения сопротивления резистора R12 и R13. Расширенный частотный диапазон обеспечивается в схеме фиг.2 за счет положительного влияния на АЧХ УАRСФ частотных характеристик применяемых МОУ.The analysis of the graphs of Fig. 4 shows that the UARSF of Fig. 2 makes it possible to implement a notch filter, a band-pass filter and a low-pass filter at its outputs. In addition, as follows from formulas (6), the inventive device allows adjusting the bandwidth (pole quality factor) by changing the resistance of the resistor R12 and R13. The extended frequency range is provided in the circuit of Fig. 2 due to the positive effect on the frequency response of the UARSF frequency characteristics of the applied MOA.

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

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКBIBLIOGRAPHIC 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. Choice of parameters of analog spectrum limiters for digital signal processing systems taking into account tolerances and temperature instability of passive components / Denisenko D.Yu., Ivanov Yu.I., Prokopenko N.N. // 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. Патент SU 1777233, 1990 г.5. Patent SU 1777233, 1990

6. Патент SU 1755365, 1990 г.6. Patent SU 1755365, 1990

7. Патент SU 1788570, 1993 г.7. Patent SU 1788570, 1993

8. Патент RU 2019023, 1980 г.8. Patent RU 2019023, 1980

9. Патент RU 2089998, 1992 г.9. Patent RU 2089998, 1992

10. Патент SU 2089041, 1990 г.10. Patent SU 2089041, 1990

11. Патент RU 2702496, 2019 г.11. Patent RU 2702496, 2019

12. Патент RU 2702499, 2019 г.12. Patent RU 2702499, 2019

13. Патент RU 2710292, 2019 г.13. Patent RU 2710292, 2019

14. Патент RU 2149499, 2000 г.14. Patent RU 2149499, 2000

15. Патент RU 2710852, 2020 г.15. Patent RU 2710852, 2020

16. Универсальный активный RC-фильтр. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/State_variable_filter16. Universal active RC-filter. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/State_variable_filter

Claims (1)

Универсальный активный RC-фильтр, обеспечивающий реализацию на его выходах полосового фильтра, фильтра низких частот и режекторного фильтра, с регулируемой полосой пропускания, содержащий вход (1) устройства, первый выход (2) устройства, реализующий функцию выхода фильтра низких частот, второй выход (3) устройства, реализующий функцию выхода полосового фильтра, третий выход (4) устройства, реализующий функцию выхода режекторного фильтра, первый (5) мультидифференциальный операционный усилитель с двумя входными портами, каждый из которых имеет инвертирующий и неинвертирующий входы, второй (6) мультидифференциальный операционный усилитель с двумя входными портами, каждый из которых имеет инвертирующий и неинвертирующий входы, третий (7) мультидифференциальный операционный усилитель с двумя входными портами, каждый из которых имеет инвертирующий и неинвертирующий входы, первый (8) частотозадающий конденсатор, включенный между первым выходом (2) устройства, реализующим функцию выхода фильтра низких частот, и общей шиной источников питания, второй (9) частотозадающий конденсатор, включенный между вторым выходом (3) устройства, реализующим функцию выхода полосового фильтра, и общей шиной источников питания, выход первого (5) мультидифференциального операционного усилителя соединен с третьим выходом (4) устройства, реализующим функцию выхода режекторного фильтра, выход второго (6) мультидифференциального операционного усилителя соединен с его инвертирующим входом первого порта и связан со вторым выходом (3) устройства, реализующим функцию выхода полосового фильтра, через первый (10) частотозадающий резистор, выход третьего (7) мультидифференциального операционного усилителя соединен с его инвертирующим входом первого порта и связан с первым выходом (2) устройства, реализующим функцию выхода фильтра низких частот, через второй (11) частотозадающий резистор, неинвертирующий вход первого порта третьего (7) мультидифференциального операционного усилителя и неинвертирующий вход второго порта второго (6) мультидифференциального операционного усилителя объединены и подключены к первому выходу (2) устройства, реализующему функцию выхода фильтра низких частот, инвертирующий вход второго порта третьего (7) мультидифференциального операционного усилителя и неинвертирующий вход первого порта второго (6) мультидифференциального операционного усилителя объединены и подключены ко второму выходу (3) устройства, реализующему функцию выхода полосового фильтра, инвертирующий вход второго порта первого (5) мультидифференциального операционного усилителя и неинвертирующий вход второго порта третьего (7) мультидифференциального операционного усилителя подключены к общей шине источников питания, третий (12) и четвертый (13) частотозадающие резисторы, отличающийся тем, что вход (1) устройства соединен с неинвертирующим входом первого порта первого (5) мультидифференциального операционного усилителя, инвертирующий вход первого порта первого (5) мультидифференциального операционного усилителя подключен к его выходу и через третий (12) частотозадающий резистор связан с инвертирующим входом второго порта второго (6) мультидифференциального операционного усилителя, неинвертирующий вход второго порта первого (5) мультидифференциального операционного усилителя соединен со вторым выходом (3) устройства, реализующим функцию выхода полосового фильтра, инвертирующий вход второго порта второго (6) мультидифференциального операционного усилителя связан с общей шиной источников питания через четвертый (13) частотозадающий резистор.A universal active RC filter that provides the implementation at its outputs of a band-pass filter, a low-pass filter and a notch filter, with an adjustable passband, containing the input (1) of the device, the first output (2) of the device, which implements the function of the output of the low-pass filter, the second output ( 3) a device that implements the function of the bandpass filter output, the third output (4) of the device that implements the function of the notch filter output, the first (5) multi-differential operational amplifier with two input ports, each of which has an inverting and non-inverting inputs, the second (6) multi-differential operational amplifier amplifier with two input ports, each with inverting and non-inverting inputs, the third (7) multi-differential operational amplifier with two input ports, each of which has an inverting and non-inverting inputs, the first (8) frequency-setting capacitor connected between the first output (2) devices that implement the filter output function low frequencies, and a common bus of power supplies, the second (9) frequency-setting capacitor connected between the second output (3) of the device, which implements the function of the band-pass filter output, and the common bus of power supplies, the output of the first (5) multi-differential operational amplifier is connected to the third output (4) of the device that implements the function of the output of the notch filter, the output of the second (6) multi-differential operational amplifier is connected to its inverting input of the first port and connected to the second output (3) of the device, which implements the function of the output of the band-pass filter, through the first (10) frequency-setting resistor, the output of the third (7) multi-differential operational amplifier is connected to its inverting input of the first port and connected to the first output (2) of the device, which implements the function of the low-pass filter output, through the second (11) frequency-setting resistor, which non-inverting the input of the first port of the third (7) multi-differential operational amplifier. amplifier and non-inverting input the second port of the second (6) multi-differential operational amplifier are combined and connected to the first output (2) of the device, which implements the function of the low-pass filter output, the inverting input of the second port of the third (7) multi-differential operational amplifier and the non-inverting input of the first port of the second (6) multi-differential operational amplifier are combined and connected to the second output (3) of the device, which implements the function of the bandpass filter output, the inverting input of the second port of the first (5) multi-differential operational amplifier and the non-inverting input of the second port of the third (7) multi-differential operational amplifier are connected to the common bus of power supplies, the third (12 ) and the fourth (13) frequency-setting resistors, characterized in that the input (1) of the device is connected to the non-inverting input of the first port of the first (5) multi-differential operational amplifier, inverting the input of the first port of the first (5) multi-differential operational amplifier amplifier is connected to its output and through the third (12) frequency setting resistor is connected to the inverting input of the second port of the second (6) multi-differential operational amplifier, the non-inverting input of the second port of the first (5) multi-differential operational amplifier is connected to the second output (3) of the device, which implements the function the output of the bandpass filter, the inverting input of the second port of the second (6) multi-differential operational amplifier is connected to the common bus of the power supplies through the fourth (13) frequency-setting resistor.
RU2020110761A 2020-03-13 2020-03-13 Universal band-pass and rejection filter with controlled bandwidth RU2736239C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020110761A RU2736239C1 (en) 2020-03-13 2020-03-13 Universal band-pass and rejection filter with controlled bandwidth

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020110761A RU2736239C1 (en) 2020-03-13 2020-03-13 Universal band-pass and rejection filter with controlled bandwidth

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2736239C1 true RU2736239C1 (en) 2020-11-12

Family

ID=73460769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020110761A RU2736239C1 (en) 2020-03-13 2020-03-13 Universal band-pass and rejection filter with controlled bandwidth

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2736239C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2754924C1 (en) * 2021-02-09 2021-09-08 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Fourth order rotary filter

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8729529D0 (en) * 1986-12-26 1988-02-03 Toshiba Kk Active filter
RU2125764C1 (en) * 1992-09-18 1999-01-27 Сименс АГ Adaptive correcting filter
RU2677362C1 (en) * 2018-03-14 2019-01-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Active rc filter
RU2702496C1 (en) * 2019-03-15 2019-10-08 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Universal active rc-filter based on multi-differential operational amplifiers

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8729529D0 (en) * 1986-12-26 1988-02-03 Toshiba Kk Active filter
RU2125764C1 (en) * 1992-09-18 1999-01-27 Сименс АГ Adaptive correcting filter
RU2677362C1 (en) * 2018-03-14 2019-01-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Active rc filter
RU2702496C1 (en) * 2019-03-15 2019-10-08 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Universal active rc-filter based on multi-differential operational amplifiers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2754924C1 (en) * 2021-02-09 2021-09-08 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Fourth order rotary filter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2737390C1 (en) Universal band-pass filter, low-pass filter and rejection filter on three multi-differential operational amplifiers
RU2677362C1 (en) Active rc filter
RU2704530C1 (en) Broadband band-pass filter with independent adjustment of pole frequency, pole attenuation and transmission coefficient
RU2697945C1 (en) Active third-order active low-pass rc-filter based on an operational amplifier with a paraphrase output
RU2736239C1 (en) Universal band-pass and rejection filter with controlled bandwidth
RU2656728C1 (en) Arc-filter of bottom frequencies with an independent setting of main parameters
RU2748609C1 (en) Fourth-order low-frequency filter
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
RU2695977C1 (en) Active third-order low-pass rc filter on an operational amplifier with a paraphrase output
RU2694135C1 (en) High-frequency arc-filter with independent adjustment of main parameters
RU2695981C1 (en) Active rc-filter of lower frequencies of third order with differential input based on operational amplifier with paraphrase output
RU2697612C1 (en) Active low-pass third-order rc filter
RU2701038C1 (en) Band-pass filter on two operational amplifiers with independent adjustment of main parameters
US3408590A (en) Active hybrid filter using frequency emphasizing and attenuating networks
RU2718210C1 (en) Active low-pass rc-filter with single element pole frequency tuning on differential and multi-differential operational amplifiers
RU168065U1 (en) TUNABLE ACTIVE AMPLITUDE RC-CORRECTOR
RU199745U1 (en) Tunable notch active RC filter
RU2721155C1 (en) Low-pass filter of third order with minimum number of capacitors per order
RU2720559C1 (en) Active rc-low-pass filter with single-element frequency tuning of the pole on the differential and two multi-differential operational amplifiers
RU2797040C1 (en) Low-pass filter based on a multi-differential operational amplifier
RU2748610C1 (en) Fourth-order broadband bandpass filter with single input and paraphase output
RU2748608C1 (en) Fourth-order notch filter
RU2718830C1 (en) Band-pass filter of the second order with independent adjustment of main parameters
RU2771979C1 (en) Sallen-key class band filter with independent tuning of main parameters