RU2748607C1 - Широкополосный полосовой активный rc-фильтр четвертого порядка с дифференциальным входом и парафазным выходом - Google Patents
Широкополосный полосовой активный rc-фильтр четвертого порядка с дифференциальным входом и парафазным выходом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2748607C1 RU2748607C1 RU2020141019A RU2020141019A RU2748607C1 RU 2748607 C1 RU2748607 C1 RU 2748607C1 RU 2020141019 A RU2020141019 A RU 2020141019A RU 2020141019 A RU2020141019 A RU 2020141019A RU 2748607 C1 RU2748607 C1 RU 2748607C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- resistors
- additional
- capacitor
- capacitors
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H11/00—Networks using active elements
- H03H11/02—Multiple-port networks
- H03H11/04—Frequency selective two-port networks
- H03H11/12—Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback
- H03H11/1213—Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback using transistor amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H11/00—Networks using active elements
- H03H11/02—Multiple-port networks
- H03H11/04—Frequency selective two-port networks
- H03H11/12—Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback
- H03H11/126—Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback using a single operational amplifier
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Networks Using Active Elements (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике и связи и может быть использовано в качестве интерфейса для ограничения спектра источника сигнала. Технический результат – обеспечение в полосовом активном фильтре четвертого порядка с дифференциальным входом и парафазным выходом расширенного диапазона частот. RC-фильтр четвертого порядка с дифференциальным входом и парафазным выходом содержит первый (1) и второй (2) входы устройства, первый (3) и второй (4) выходы устройства, выходной операционный усилитель (5), первый (6), второй (7), третий (8) и четвертый (9) конденсаторы, первый (10), второй (11), третий (12), четвертый (13), пятый (14) и шестой (15) резисторы, а также первый (16), второй (17), третий (18) и четвертый (19) дополнительные конденсаторы, первый (20) и второй (21) дополнительные резисторы. 3 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике и связи и может быть использовано в качестве интерфейса для ограничения спектра источника сигнала, например, при его дальнейшей обработке аналого-цифровыми преобразователями различных модификаций.
Полосовые ARC-фильтры (ПФ) с дифференциальным входом и парафазным выходом относятся к числу достаточно распространенных аналоговых устройств, определяющих качественные показатели многих радиотехнических систем, в том числе для цифровой обработки сигналов [1-18]. Наличие дифференциального входа и парафазного выхода является крайне важным качеством ARCФ, например, при его включении на входе АЦП с дифференциальным входом для обработки сигналов датчиков с дифференциальным выходом.
Ближайшим прототипом заявляемого устройства является фильтр, описанный в патенте US 8.872.586 («Folded-cascode amplifier», МПК H03F 3/45, 2014 г.). Он содержит (фиг. 1) первый 1 и второй 2 входы устройства, первый 3 и второй 4 выходы устройства, выходной операционный усилитель 5, первый 6, второй 7, третий 8 и четвертый 9 конденсаторы, первый 10, второй 11, третий 12, четвертый 13, пятый 14 и шестой 15 резисторы, причём первый 10, второй 11 резисторы и второй 7 конденсатор соединены последовательно и подключены к первому 3 выходу устройства, четвертый 13, пятый 14 резисторы и четвертый 9 конденсатор соединены последовательно и связаны со вторым 4 выходом устройства.
Существенный недостаток известного устройства фиг. 1 состоит в том, что он не обладает расширенным диапазоном частот. Это ограничивает области использования данной схемы.
Основная задача предполагаемого изобретения состоит в создании полосового активного фильтра четвертого порядка с дифференциальным входом и парафазным выходом, который имеет расширенный диапазон частот.
Поставленная задача достигается тем, что в активном RC-фильтре фиг. 1, содержащем первый 1 и второй 2 входы устройства, первый 3 и второй 4 выходы устройства, выходной операционный усилитель 5, первый 6, второй 7, третий 8 и четвертый 9 конденсаторы, первый 10, второй 11, третий 12, четвертый 13, пятый 14 и шестой 15 резисторы, причём первый 10, второй 11 резисторы и второй 7 конденсатор соединены последовательно и подключены к первому 3 выходу устройства, четвертый 13, пятый 14 резисторы и четвертый 9 конденсатор соединены последовательно и связаны со вторым 4 выходом устройства, предусмотрены новые элементы и связи - в схему устройства введены первый 16, второй 17, третий 18 и четвертый 19 дополнительные конденсаторы, первый 20 и второй 21 дополнительные резисторы, причём первый 1 вход устройства связан с неинвертирующим входом выходного операционного усилителя 5 через последовательно соединённые первый 16 и второй 17 дополнительные конденсаторы и первый 10 и второй 11 резисторы, второй 2 вход устройства соединён с инвертирующим входом выходного операционного усилителя 5 через последовательно соединённые третий 18 и четвертый 19 дополнительные конденсаторы и четвертый 13 и пятый 14 резисторы, общий узел первого 16 и второго 17 дополнительных конденсаторов связан со вторым 4 выходом устройства через первый 20 дополнительный резистор, общий узел первого 10 и второго 11 резисторов подключен ко второму 4 выходу устройства через первый 6 конденсатор, общий узел второго 17 дополнительного конденсатора и первого 10 резистора связан с первым 3 выходом устройства через третий 12 резистор, общий узел третьего 18 и четвертого 19 дополнительных конденсаторов соединён с первым 3 выходом устройства через второй 21 дополнительный резистор, общий узел четвертого 13 и пятого 14 резисторов связан с первым 3 выходом устройства через третий 8 конденсатор, общий узел четвертого 19 дополнительного конденсатора и четвертого 13 резистора соединён со вторым 4 выходом устройства через шестой 15 резистор, инвертирующий выход выходного операционного усилителя 5 подключен к первому 3 выходу устройства, неинвертирующий выход выходного операционного усилителя 5 соединён со вторым 4 выходом устройства.
На чертеже фиг. 1 показана схема ПФ-прототипа, а на чертеже фиг. 2 - схема заявляемого полосового активного фильтра четвертого порядка в соответствии с формулой изобретения.
На чертеже фиг. 3 представлены результаты компьютерного моделирования схемы ПФ фиг. 2.
Широкополосный полосовой активный RC-фильтр четвертого порядка с дифференциальным входом и парафазным выходом фиг. 2 содержит первый 1 и второй 2 входы устройства, первый 3 и второй 4 выходы устройства, выходной операционный усилитель 5, первый 6, второй 7, третий 8 и четвертый 9 конденсаторы, первый 10, второй 11, третий 12, четвертый 13, пятый 14 и шестой 15 резисторы, причём первый 10, второй 11 резисторы и второй 7 конденсатор соединены последовательно и подключены к первому 3 выходу устройства, четвертый 13, пятый 14 резисторы и четвертый 9 конденсатор соединены последовательно и связаны со вторым 4 выходом устройства. В схему устройства введены первый 16, второй 17, третий 18 и четвертый 19 дополнительные конденсаторы, первый 20 и второй 21 дополнительные резисторы, причём первый 1 вход устройства связан с неинвертирующим входом выходного операционного усилителя 5 через последовательно соединённые первый 16 и второй 17 дополнительные конденсаторы и первый 10 и второй 11 резисторы, второй 2 вход устройства соединён с инвертирующим входом выходного операционного усилителя 5 через последовательно соединённые третий 18 и четвертый 19 дополнительные конденсаторы и четвертый 13 и пятый 14 резисторы, общий узел первого 16 и второго 17 дополнительных конденсаторов связан со вторым 4 выходом устройства через первый 20 дополнительный резистор, общий узел первого 10 и второго 11 резисторов подключен ко второму 4 выходу устройства через первый 6 конденсатор, общий узел второго 17 дополнительного конденсатора и первого 10 резистора связан с первым 3 выходом устройства через третий 12 резистор, общий узел третьего 18 и четвертого 19 дополнительных конденсаторов соединён с первым 3 выходом устройства через второй 21 дополнительный резистор, общий узел четвертого 13 и пятого 14 резисторов связан с первым 3 выходом устройства через третий 8 конденсатор, общий узел четвертого 19 дополнительного конденсатора и четвертого 13 резистора соединён со вторым 4 выходом устройства через шестой 15 резистор, инвертирующий выход выходного операционного усилителя 5 подключен к первому 3 выходу устройства, неинвертирующий выход выходного операционного усилителя 5 соединён со вторым 4 выходом устройства.
Рассмотрим работу схемы ПФ фиг. 2.
Передаточная функция схемы полосового фильтра четвертого порядка описывается выражением
Характер изменения АЧХ и ФЧХ фильтра от частоты зависят от численных значений и передаточной функции (1). В свою очередь эти коэффициенты определяются топологией схемы и параметрами пассивных элементов – сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов. Введем обозначения элементов в схеме - сопротивления резисторов 20, 12, 10, 11, 21, 15, 13 и 14 соответственно, - емкости конденсаторов 16, 17, 6, 7, 18, 19, 8 и 9 соответственно.
Для обеспечения симметричной работы каналов схемы фильтра фиг. 2 в ней необходимо выполнить равенства номиналов элементов и .
С учетом принятых обозначений и равенства номиналов элементов для схемы, приведенной на фиг. 2, коэффициенты передаточной функции определяются соотношениями
В результате компьютерного моделирования схемы, приведенной на фиг. 2, в программе схемотехнического моделирования Micro-Cap при выбранных значениях параметров элементов , , и была получена АЧХ фильтра (фиг. 3). Это подтверждает работоспособность предложенного решения, причем передаточная функция полосового фильтра четвертого порядка с дифференциальными входом и выходом реализуется путём применения минимального количества пассивных и активных элементов в схеме ARCФ, который имеет расширенный диапазон частот и повышенное ослабление сигнала за его пределами.
Таким образом, заявляемое устройство имеет существенные преимущества в сравнении с прототипом.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. 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.
2. Патент US 8.872.586, fig. 4, 2014 г.
3. Патентная заявка US 2015/0214925, fig. 5, fig. 6, fig. 10, 2015 г.
4. Патент US 6.344.773, fig. 3, fig. 4, 2002 г.
5. Патент CN 103618515, fig. 3, 2013 г.
6. Патент RU 2694740, fig. 2, 2018 г.
7. Патент US 7.605.649, fig. 19, fig. 24, 2019 г.
8. Патентная заявка US 2014/0328440, fig. 2, fig. 5, fig. 7, 2014 г.
9. Патент US 7.276.965, fig. 18, fig. 19, fig. 24, 2007 г.
10. Патент US 7.551.024, fig. 18, fig. 19, fig. 24, fig. 39a, 2009 г.
11. Патент CN 110365308, fig. 2, fig. 3, 2019 г.
12. Патентная заявка US 2015/0318836, fig. 6f, fig. 6b, fig. 7a, fig. 7b, 2015 г.
13. Патент US 6.344.773, fig. 3, fig. 4, 2002 г.
14. Патент CN 109.450.402, fig. 1, fig. 2, 2018 г.
15. Патентная заявка US 2010/0322440, fig. 3, 2010 г.
16. Патент US 7.202.738, fig. 1, 2007 г.
17. Патент RU 2695981, 2019 г.
18. Патентная заявка US 2017/0077903, fig. 2, fig. 5, fig. 6, fig. 7, fig. 8, 2017.
Claims (1)
- Широкополосный полосовой активный RC-фильтр четвертого порядка с дифференциальным входом и парафазным выходом, содержащий первый (1) и второй (2) входы устройства, первый (3) и второй (4) выходы устройства, выходной операционный усилитель (5), первый (6), второй (7), третий (8) и четвертый (9) конденсаторы, первый (10), второй (11), третий (12), четвертый (13), пятый (14) и шестой (15) резисторы, причём первый (10), второй (11) резисторы и второй (7) конденсатор соединены последовательно и подключены к первому (3) выходу устройства, четвертый (13), пятый (14) резисторы и четвертый (9) конденсатор соединены последовательно и связаны со вторым (4) выходом устройства, отличающийся тем, что в схему устройства введены первый (16), второй (17), третий (18) и четвертый (19) дополнительные конденсаторы, первый (20) и второй (21) дополнительные резисторы, причём первый (1) вход устройства связан с неинвертирующим входом выходного операционного усилителя (5) через последовательно соединённые первый (16) и второй (17) дополнительные конденсаторы и первый (10) и второй (11) резисторы, второй (2) вход устройства соединён с инвертирующим входом выходного операционного усилителя (5) через последовательно соединённые третий (18) и четвертый (19) дополнительные конденсаторы и четвертый (13) и пятый (14) резисторы, общий узел первого (16) и второго (17) дополнительных конденсаторов связан со вторым (4) выходом устройства через первый (20) дополнительный резистор, общий узел первого (10) и второго (11) резисторов подключен ко второму (4) выходу устройства через первый (6) конденсатор, общий узел второго (17) дополнительного конденсатора и первого (10) резистора связан с первым (3) выходом устройства через третий (12) резистор, общий узел третьего (18) и четвертого (19) дополнительных конденсаторов соединён с первым (3) выходом устройства через второй (21) дополнительный резистор, общий узел четвертого (13) и пятого (14) резисторов связан с первым (3) выходом устройства через третий (8) конденсатор, общий узел четвертого (19) дополнительного конденсатора и четвертого (13) резистора соединён со вторым (4) выходом устройства через шестой (15) резистор, инвертирующий выход выходного операционного усилителя (5) подключен к первому (3) выходу устройства, неинвертирующий выход выходного операционного усилителя (5) соединён со вторым (4) выходом устройства.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020141019A RU2748607C1 (ru) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | Широкополосный полосовой активный rc-фильтр четвертого порядка с дифференциальным входом и парафазным выходом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020141019A RU2748607C1 (ru) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | Широкополосный полосовой активный rc-фильтр четвертого порядка с дифференциальным входом и парафазным выходом |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2748607C1 true RU2748607C1 (ru) | 2021-05-28 |
Family
ID=76301228
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020141019A RU2748607C1 (ru) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | Широкополосный полосовой активный rc-фильтр четвертого порядка с дифференциальным входом и парафазным выходом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2748607C1 (ru) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1381688A1 (ru) * | 1984-04-05 | 1988-03-15 | Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова | Активный RC -фильтр четвертого пор дка |
RU2063657C1 (ru) * | 1991-05-22 | 1996-07-10 | Таганрогский государственный радиотехнический университет | Полосовой фильтр n-го порядка |
RU2110140C1 (ru) * | 1995-06-05 | 1998-04-27 | Таганрогский государственный радиотехнический университет | Перестраиваемый arc-фильтр |
US8872586B2 (en) * | 2012-09-18 | 2014-10-28 | Broadcom Corporation | Folded-cascode amplifier |
US20150214925A1 (en) * | 2014-01-30 | 2015-07-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Complex band pass filter and receiver |
US20170077903A1 (en) * | 2015-09-11 | 2017-03-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Complex band pass filter and receiver |
US20170141760A1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-05-18 | Qualcomm Incorporated | Baseband filters and interfaces between a digital-to-analog converter and a baseband filter |
RU2694740C1 (ru) * | 2018-12-11 | 2019-07-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Широкополосный избирательный rc-фильтр с дифференциальным входом |
RU2695981C1 (ru) * | 2019-03-11 | 2019-07-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Активный rc-фильтр нижних частот третьего порядка с дифференциальным входом на базе операционного усилителя с парафазным выходом |
RU2718212C1 (ru) * | 2019-11-21 | 2020-03-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Универсальный программируемый arc-фильтр |
RU2721405C1 (ru) * | 2019-12-10 | 2020-05-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Универсальный программируемый ARC- фильтр на основе матриц R-2R |
-
2020
- 2020-12-14 RU RU2020141019A patent/RU2748607C1/ru active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1381688A1 (ru) * | 1984-04-05 | 1988-03-15 | Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова | Активный RC -фильтр четвертого пор дка |
RU2063657C1 (ru) * | 1991-05-22 | 1996-07-10 | Таганрогский государственный радиотехнический университет | Полосовой фильтр n-го порядка |
RU2110140C1 (ru) * | 1995-06-05 | 1998-04-27 | Таганрогский государственный радиотехнический университет | Перестраиваемый arc-фильтр |
US8872586B2 (en) * | 2012-09-18 | 2014-10-28 | Broadcom Corporation | Folded-cascode amplifier |
US20150214925A1 (en) * | 2014-01-30 | 2015-07-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Complex band pass filter and receiver |
US20170077903A1 (en) * | 2015-09-11 | 2017-03-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Complex band pass filter and receiver |
US20170141760A1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-05-18 | Qualcomm Incorporated | Baseband filters and interfaces between a digital-to-analog converter and a baseband filter |
RU2694740C1 (ru) * | 2018-12-11 | 2019-07-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Широкополосный избирательный rc-фильтр с дифференциальным входом |
RU2695981C1 (ru) * | 2019-03-11 | 2019-07-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Активный rc-фильтр нижних частот третьего порядка с дифференциальным входом на базе операционного усилителя с парафазным выходом |
RU2718212C1 (ru) * | 2019-11-21 | 2020-03-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Универсальный программируемый arc-фильтр |
RU2721405C1 (ru) * | 2019-12-10 | 2020-05-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Универсальный программируемый ARC- фильтр на основе матриц R-2R |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2677362C1 (ru) | Активный rc-фильтр | |
RU2737390C1 (ru) | Универсальный полосовой фильтр, фильтр низких частот и режекторный фильтр на трех мультидифференциальных операционных усилителях | |
TW201308889A (zh) | 無限脈衝響應濾波器以及濾波方法 | |
RU2697945C1 (ru) | Активный rc-фильтр нижних частот третьего порядка на базе операционного усилителя с парафазным выходом | |
RU2748607C1 (ru) | Широкополосный полосовой активный rc-фильтр четвертого порядка с дифференциальным входом и парафазным выходом | |
RU2748610C1 (ru) | Широкополосный полосовой фильтр четвертого порядка с одним входом и парафазным выходом | |
RU2748609C1 (ru) | Фильтр низких частот четвертого порядка | |
RU2748663C1 (ru) | Широкополосный полосовой фильтр четвертого порядка с недифференциальным входом и парафазным выходом на классических операционных усилителях | |
RU2695977C1 (ru) | Активный rc-фильтр нижних частот третьего порядка на операционном усилителе с парафазным выходом | |
RU2697612C1 (ru) | Активный rc-фильтр нижних частот третьего порядка | |
RU2695981C1 (ru) | Активный rc-фильтр нижних частот третьего порядка с дифференциальным входом на базе операционного усилителя с парафазным выходом | |
RU2736239C1 (ru) | Универсальный полосовой и режекторный фильтр с регулируемой полосой пропускания | |
RU2694740C1 (ru) | Широкополосный избирательный rc-фильтр с дифференциальным входом | |
RU2721155C1 (ru) | Фильтр нижних частот третьего порядка с минимальным количеством конденсаторов на порядок | |
RU2692967C1 (ru) | Активный rc-фильтр для обработки сигналов пьезоэлектрических датчиков | |
RU2724917C1 (ru) | Универсальный активный rc-фильтр второго порядка на мультидифференциальных операционных усилителях с минимальным количеством пассивных и активных элементов | |
RU2718210C1 (ru) | Активный rc-фильтр нижних частот с одноэлементной перестройкой частоты полюса на дифференциальных и мультидифференциальном операционных усилителях | |
RU2701038C1 (ru) | Полосовой фильтр на двух операционных усилителях с независимой подстройкой основных параметров | |
RU2730172C1 (ru) | Универсальный активный rc-фильтр второго порядка на мультидифференциальных операционных усилителях | |
RU2697611C1 (ru) | Активный rc-фильтр для обработки сигналов пьезоэлектрического преобразователя | |
RU2749605C1 (ru) | Широкополосный полосовой фильтр четвертого порядка | |
RU2720559C1 (ru) | Активный rc-фильтр нижних частот с одноэлементной перестройкой частоты полюса на дифференциальном и двух мультидифференциальных операционных усилителях | |
RU2752254C1 (ru) | Полосовой фильтр четвертого порядка | |
RU2019025C1 (ru) | Активный rc-фильтр | |
RU2772316C1 (ru) | Полосовой фильтр семейства саллена - ки с независимой подстройкой основных параметров |