RU2748610C1 - Fourth-order broadband bandpass filter with single input and paraphase output - Google Patents
Fourth-order broadband bandpass filter with single input and paraphase output Download PDFInfo
- Publication number
- RU2748610C1 RU2748610C1 RU2020140310A RU2020140310A RU2748610C1 RU 2748610 C1 RU2748610 C1 RU 2748610C1 RU 2020140310 A RU2020140310 A RU 2020140310A RU 2020140310 A RU2020140310 A RU 2020140310A RU 2748610 C1 RU2748610 C1 RU 2748610C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- capacitor
- operational amplifier
- input
- inverting
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H11/00—Networks using active elements
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H11/00—Networks using active elements
- H03H11/02—Multiple-port networks
- H03H11/04—Frequency selective two-port networks
- H03H11/12—Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback
- 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
- H03H11/1217—Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback using a plurality of operational amplifiers
- H03H11/123—Modifications to reduce sensitivity
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H17/00—Networks using digital techniques
- H03H17/02—Frequency selective networks
- H03H17/0283—Filters characterised by the filter structure
- H03H17/0286—Combinations of filter structures
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и связи и может быть использовано в качестве интерфейса для выделения заданного спектра источника сигнала, например, при его дальнейшей обработке аналого-цифровыми преобразователями различных модификаций.The invention relates to radio engineering and communication and can be used as an interface for selecting a given spectrum of a signal source, for example, during its further processing by analog-to-digital converters of various modifications.
Полосовые АRC-фильтры (ПФ) с недифференциальным входом и парафазным выходом относятся к числу достаточно распространенных аналоговых устройств, определяющих качественные показатели многих радиотехнических систем, в том числе для цифровой обработки сигналов [1-22]. Наличие парафазного выхода является крайне важным качеством ARCФ, например, при его включении на входе АЦП с дифференциальным входом.Bandpass ARC filters (PF) with non-differential input and paraphase output are among the fairly common analog devices that determine the quality indicators of many radio engineering systems, including digital signal processing [1-22]. The presence of a paraphase output is an extremely important quality of ARCF, for example, when it is turned on at the input of an ADC with a differential input.
Ближайшим прототипом заявляемого устройства является фильтр, описанный в патенте RU 2697945 («Активный RC-фильтр нижних частот третьего порядка на базе операционного усилителя с парафазным выходом», МПК H03H 11/12, 2019 г.). Он содержит (фиг. 1) вход 1 устройства, связанный с источником сигнала 2, первый 3 и второй 4 выходы устройства, выходной операционный усилитель 5, причем инвертирующий выход выходного операционного усилителя 5 соединен с первым 3 выходом устройства, неинвертирующий выход выходного операционного усилителя 5 соединен со вторым 4 выходом устройства, неинвертирующий вход выходного операционного усилителя 5 связан с первым 3 выходом устройства через последовательно соединенные первый 6, второй 7 и третий 8 резисторы, неинвертирующий вход выходного операционного усилителя 5 соединен с первым 3 выходом устройства через первый 9 конденсатор, общий узел первого 6 и второго 7 резисторов связан со вторым 4 выходом устройства через второй 10 конденсатор, инвертирующий вход выходного операционного усилителя 5 и источник сигнала 2 согласованы с общей шиной источника питания 11, третий 12 конденсатор, четвертый 13 резистор.The closest prototype of the claimed device is the filter described in patent RU 2697945 ("Active RC low-pass filter of the third order based on an operational amplifier with a paraphase output", IPC
Существенный недостаток известного устройства фиг. 1 состоит в том, что он не обладает расширенным диапазоном рабочих частот и не обеспечивает повышенное затухание амплитудно-частотной характеристики АЧХ за его пределами. Это ограничивает области использования данной схемы.A significant drawback of the known device of FIG. 1 is that it does not have an extended operating frequency range and does not provide an increased attenuation of the amplitude-frequency response of the frequency response outside of it. This limits the scope of this scheme.
Основная задача предполагаемого изобретения состоит в создании полосового фильтра четвертого порядка с недифференциальным входом и парафазным выходом на классическом операционном усилителе, который имеет расширенный диапазон частот.The main object of the proposed invention is to create a fourth-order bandpass filter with a non-differential input and a paraphase output on a classical operational amplifier, which has an extended frequency range.
Поставленная задача достигается тем, что в активном RC-фильтре фиг. 1, содержащем вход 1 устройства, связанный с источником сигнала 2, первый 3 и второй 4 выходы устройства, выходной операционный усилитель 5, причем инвертирующий выход выходного операционного усилителя 5 соединен с первым 3 выходом устройства, неинвертирующий выход выходного операционного усилителя 5 соединен со вторым 4 выходом устройства, неинвертирующий вход выходного операционного усилителя 5 связан с первым 3 выходом устройства через последовательно соединенные первый 6, второй 7 и третий 8 резисторы, неинвертирующий вход выходного операционного усилителя 5 соединен с первым 3 выходом устройства через первый 9 конденсатор, общий узел первого 6 и второго 7 резисторов связан со вторым 4 выходом устройства через второй 10 конденсатор, инвертирующий вход выходного операционного усилителя 5 и источник сигнала 2 согласованы с общей шиной источника питания 11, третий 12 конденсатор, четвертый 13 резистор, предусмотрены новые элементы и связи - в схему устройства введены дополнительный конденсатор 14, причем вход 1 устройства связан с общим узлом второго 7 и третьего 8 резисторов через последовательно соединенные дополнительный конденсатор 14 и третий 12 конденсатор, общий узел дополнительного конденсатора 14 и третьего 12 конденсатора соединен со вторым 4 выходом устройства через четвертый 13 резистор.The stated task is achieved by the fact that in the active RC filter of FIG. 1, containing the
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.In the drawing, FIG. 1 shows a diagram of the PF prototype, and in the drawing of FIG. 2 is a diagram of the inventive band-pass active filter of the fourth order in accordance with the claims.
На чертеже фиг. 3 представлены результаты компьютерного моделирования схемы ПФ фиг. 2.In the drawing, FIG. 3 shows the results of computer simulation of the PF circuit of FIG. 2.
Широкополосный полосовой фильтр четвертого порядка с одним входом и парафазным выходом фиг. 2 содержит вход 1 устройства, связанный с источником сигнала 2, первый 3 и второй 4 выходы устройства, выходной операционный усилитель 5, причем инвертирующий выход выходного операционного усилителя 5 соединен с первым 3 выходом устройства, неинвертирующий выход выходного операционного усилителя 5 соединен со вторым 4 выходом устройства, неинвертирующий вход выходного операционного усилителя 5 связан с первым 3 выходом устройства через последовательно соединенные первый 6, второй 7 и третий 8 резисторы, неинвертирующий вход выходного операционного усилителя 5 соединен с первым 3 выходом устройства через первый 9 конденсатор, общий узел первого 6 и второго 7 резисторов связан со вторым 4 выходом устройства через второй 10 конденсатор, инвертирующий вход выходного операционного усилителя 5 и источник сигнала 2 согласованы с общей шиной источника питания 11, третий 12 конденсатор, четвертый 13 резистор. В схему устройства введены дополнительный конденсатор 14, причем вход 1 устройства связан с общим узлом второго 7 и третьего 8 резисторов через последовательно соединенные дополнительный конденсатор 14 и третий 12 конденсатор, общий узел дополнительного конденсатора 14 и третьего 12 конденсатора соединен со вторым 4 выходом устройства через четвертый 13 резистор.Fourth-order, single-input, para-phase-output wideband bandpass filter of FIG. 2 contains the
Рассмотрим работу схемы ПФ фиг. 2.Consider the operation of the PF circuit of FIG. 2.
Передаточная функция схемы полосового фильтра четвертого порядка фиг. 2 описывается математическим выражением The transfer function of the fourth order bandpass filter circuit of FIG. 2 is described by a mathematical expression
где и - коэффициенты числителя и знаменателя передаточной функции (1).Where and - the coefficients of the numerator and denominator of the transfer function (1).
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. Так, для схемы, приведенной на фиг. 2, коэффициенты передаточной функции определяются соотношениямиThe nature of the frequency response and phase response of the filter depends on the numerical values and transfer function (1). In turn, these coefficients are determined by the topology of the circuit and the parameters of passive elements - resistances of resistors and capacitors. Thus, for the circuit shown in FIG. 2, the transfer function coefficients are determined by the relations
где сопротивления резисторов 13, 8, 7 и 6 соответственно, - емкости конденсаторов 14, 12, 10 и 9 соответственно.Where resistances of
В результате компьютерного моделирования схемы, приведенной на фиг. 2, в программе схемотехнического моделирования Micro-Cap при выбранных значениях параметров элементов , , и была получена АЧХ полосового фильтра (фиг. 3). Это подтверждает работоспособность предложенного решения, причем передаточная функция фильтра четвертого порядка реализуется путем применения минимального количества пассивных и активных элементов в схеме ARCФ, который имеет расширенный диапазон частот и повышенное ослабление сигнала за его пределами.As a result of computer simulation of the circuit shown in FIG. 2, in the Micro-Cap circuit simulation program for the selected values of the parameters of the elements , , and the frequency response of the bandpass filter was obtained (Fig. 3). This confirms the efficiency of the proposed solution, and the transfer function of the fourth-order filter is implemented by using a minimum number of passive and active elements in the ARCF circuit, which has an extended frequency range and increased signal attenuation outside of it.
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. 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.1. Reference book on the calculation and design of ARC-schemes / Bukashkin SA, Vlasov VP, Zmiy BF. and etc.; Under. ed. A.A. Lanne. - M .: Radio and communication, 1984 .-- 368 p.
2. Патент RU 2697945, 2019 г.2. Patent RU 2697945, 2019
3. Патентная заявка US 2010/0322440, fig. 3, 2010 г.3. Patent application US 2010/0322440, fig. 3, 2010
4. Патент RU 2695981, 2019 г.4. Patent RU 2695981, 2019
5. Патент RU 2694740, fig. 2, 2019 г.5. Patent RU 2694740, fig. 2, 2019
6. Патент US 8872586, fig. 4, 2014 г.6. Patent US 8872586, fig. 4, 2014
7. Патентная заявка US 2017/0077903, 2017 г.7. Patent application US 2017/0077903, 2017
8. Патентная заявка US 2015/0214925, fig. 9, 2015 г.8. Patent application US 2015/0214925, fig. 9, 2015
9. Патент SU 1187241, 1983 г.9. Patent SU 1187241, 1983
10. Патент SU 813694, 1981 г.10. Patent SU 813694, 1981
11. Патент JP 63-240114, 1988 г.11. Patent JP 63-240114, 1988
12. Патент US 3736517, 1973 г.12. Patent US 3736517, 1973
13. Патент US 6407627, 2002 г.13. Patent US 6407627, 2002
14. Патент SU 510778, 1976 г.14. Patent SU 510778, 1976
15. Патент SU 813695, 1981 г.15. Patent SU 813695, 1981
16. Патент SU 849449, 1981 г.16. Patent SU 849449, 1981
17. Патент SU 932597, fig. 1, 1982 г.17. Patent SU 932597, fig. 1, 1982
18. Патент SU 1062850, 1983 г.18. Patent SU 1062850, 1983
19. Патентная заявка US 2011/0012678, 2011 г.19. Patent application US 2011/0012678, 2011.
20. Патент US 3.999.137, 1976 г.20. Patent US 3.999.137, 1976
21. Патент US 4.015.224, 1977 г.21. Patent US 4.015.224, 1977
22. Патентная заявка US 2017/0033759, 2017 г.22. Patent Application US 2017/0033759, 2017
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020140310A RU2748610C1 (en) | 2020-12-08 | 2020-12-08 | Fourth-order broadband bandpass filter with single input and paraphase output |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020140310A RU2748610C1 (en) | 2020-12-08 | 2020-12-08 | Fourth-order broadband bandpass filter with single input and paraphase output |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2748610C1 true RU2748610C1 (en) | 2021-05-28 |
Family
ID=76301218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020140310A RU2748610C1 (en) | 2020-12-08 | 2020-12-08 | Fourth-order broadband bandpass filter with single input and paraphase output |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2748610C1 (en) |
Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU785954A1 (en) * | 1978-11-27 | 1980-12-07 | Предприятие П/Я Г-4377 | Band-pass active rc-filter |
RU2149500C1 (en) * | 1999-06-01 | 2000-05-20 | Таганрогский государственный радиотехнический университет | Active high-frequency rc filter |
RU2150782C1 (en) * | 1999-07-13 | 2000-06-10 | Таганрогский государственный радиотехнический университет | Arc band filter with pole frequency reduction |
EP1675263B1 (en) * | 2004-12-23 | 2009-10-07 | Lucent Technologies Inc. | Controlling Q-factor of filters |
GB2478585A (en) * | 2010-03-11 | 2011-09-14 | Stephen Anthony Gerard Chandler | An RF amplifier linearised by RF feedback, and having a loop filter resonator of enhanced Q |
RU128043U1 (en) * | 2012-11-19 | 2013-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | ACTIVE LOW FILTER RC FILTER |
RU135206U1 (en) * | 2013-07-16 | 2013-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | ACTIVE TOP FILTER RC FILTER |
US20170141760A1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-05-18 | Qualcomm Incorporated | Baseband filters and interfaces between a digital-to-analog converter and a baseband filter |
EP2383889B1 (en) * | 2010-01-05 | 2018-12-05 | Intersil Americas LLC | Calibration of adjustable filters |
RU2694135C1 (en) * | 2018-09-11 | 2019-07-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | High-frequency arc-filter with independent adjustment of main parameters |
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 |
RU2704530C1 (en) * | 2019-03-07 | 2019-10-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Broadband band-pass filter with independent adjustment of pole frequency, pole attenuation and transmission coefficient |
RU200408U1 (en) * | 2019-07-22 | 2020-10-22 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт экспериментальной медицины" (ФГБНУ "ИЭМ") | Bandpass filter with tunable frequency range for continuous spectral analysis of cardiointervalogram |
RU2738030C2 (en) * | 2015-11-23 | 2020-12-07 | Анлотек Лимитед | Tunable filter |
-
2020
- 2020-12-08 RU RU2020140310A patent/RU2748610C1/en active
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU785954A1 (en) * | 1978-11-27 | 1980-12-07 | Предприятие П/Я Г-4377 | Band-pass active rc-filter |
RU2149500C1 (en) * | 1999-06-01 | 2000-05-20 | Таганрогский государственный радиотехнический университет | Active high-frequency rc filter |
RU2150782C1 (en) * | 1999-07-13 | 2000-06-10 | Таганрогский государственный радиотехнический университет | Arc band filter with pole frequency reduction |
EP1675263B1 (en) * | 2004-12-23 | 2009-10-07 | Lucent Technologies Inc. | Controlling Q-factor of filters |
EP2383889B1 (en) * | 2010-01-05 | 2018-12-05 | Intersil Americas LLC | Calibration of adjustable filters |
GB2478585A (en) * | 2010-03-11 | 2011-09-14 | Stephen Anthony Gerard Chandler | An RF amplifier linearised by RF feedback, and having a loop filter resonator of enhanced Q |
RU128043U1 (en) * | 2012-11-19 | 2013-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | ACTIVE LOW FILTER RC FILTER |
RU135206U1 (en) * | 2013-07-16 | 2013-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | ACTIVE TOP FILTER RC FILTER |
US20170141760A1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-05-18 | Qualcomm Incorporated | Baseband filters and interfaces between a digital-to-analog converter and a baseband filter |
RU2738030C2 (en) * | 2015-11-23 | 2020-12-07 | Анлотек Лимитед | Tunable filter |
RU2694135C1 (en) * | 2018-09-11 | 2019-07-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | High-frequency arc-filter with independent adjustment of main parameters |
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 |
RU2704530C1 (en) * | 2019-03-07 | 2019-10-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Broadband band-pass filter with independent adjustment of pole frequency, pole attenuation and transmission coefficient |
RU200408U1 (en) * | 2019-07-22 | 2020-10-22 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт экспериментальной медицины" (ФГБНУ "ИЭМ") | Bandpass filter with tunable frequency range for continuous spectral analysis of cardiointervalogram |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2677362C1 (en) | Active rc filter | |
RU2737390C1 (en) | Universal band-pass filter, low-pass filter and rejection filter on three multi-differential operational amplifiers | |
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 | |
RU2748610C1 (en) | Fourth-order broadband bandpass filter with single input and paraphase output | |
RU2748609C1 (en) | Fourth-order low-frequency filter | |
RU2656728C1 (en) | Arc-filter of bottom frequencies with an independent setting of main parameters | |
RU2748607C1 (en) | Fourth-order wideband bandpass active rc filter with differential input and paraphase output | |
RU2748663C1 (en) | Fourth-order wideband bandpass filter with non-differential input and paraphase output on classical operational amplifiers | |
RU2694134C1 (en) | Band pass arc-filter on two operational amplifiers with increase in pole frequency and independent adjustment of main parameters | |
RU2697612C1 (en) | Active low-pass third-order rc filter | |
RU2736239C1 (en) | Universal band-pass and rejection filter with controlled bandwidth | |
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 | |
RU2749605C1 (en) | Fourth-order broadband bandpass filter | |
RU2701038C1 (en) | Band-pass filter on two operational amplifiers with independent adjustment of main parameters | |
RU2718210C1 (en) | Active low-pass rc-filter with single element pole frequency tuning on differential and multi-differential operational amplifiers | |
RU2721155C1 (en) | Low-pass filter of third order with minimum number of capacitors per order | |
RU2752254C1 (en) | Fourth order band filter | |
RU2692967C1 (en) | Active rc-filter for processing signals of piezoelectric sensors | |
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 | |
RU2718212C1 (en) | Universal programmable arc-filter | |
RU2694740C1 (en) | Wideband selective rc-filter with differential input | |
RU2754924C1 (en) | Fourth order rotary filter |