RU2748663C1 - Широкополосный полосовой фильтр четвертого порядка с недифференциальным входом и парафазным выходом на классических операционных усилителях - Google Patents
Широкополосный полосовой фильтр четвертого порядка с недифференциальным входом и парафазным выходом на классических операционных усилителях Download PDFInfo
- Publication number
- RU2748663C1 RU2748663C1 RU2020140690A RU2020140690A RU2748663C1 RU 2748663 C1 RU2748663 C1 RU 2748663C1 RU 2020140690 A RU2020140690 A RU 2020140690A RU 2020140690 A RU2020140690 A RU 2020140690A RU 2748663 C1 RU2748663 C1 RU 2748663C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- capacitor
- operational amplifier
- input
- additional
- 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
- 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
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/01—Frequency selective two-port networks
- H03H7/0138—Electrical filters or coupling circuits
Landscapes
- Networks Using Active Elements (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике и связи. Технический результат заключается в обеспечении расширенного диапазона частот и высокого затухания АЧХ за его пределами в полосовом фильтре четвертого порядка с недифференциальным входом и парафазным выходом на классических операционных усилителях. Фильтр содержит вход (1) устройства, связанный с источником сигнала (2), первый (3) и второй (4) выходы устройства, выходной операционный усилитель (5), последовательно соединенные первый (7) конденсатор, первый (8), второй (9) и третий (10) резисторы, общий узел первого (8) и второго (9) резисторов связан со вторым (4) выходом устройства через второй (11) конденсатор, общую шину источника питания (12), третий (13) конденсатор, четвертый (14) резистор, дополнительный конденсатор (15), дополнительный инвертирующий усилитель (16). 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 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 [1-36]. Наличие парафазного выхода является крайне важным качеством ARCФ, например, при его включении на входе АЦП с дифференциальным входом.
Ближайшим прототипом заявляемого устройства является ARCФ, 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 выход 6 выходного операционного усилителя 5 соединен с первым 3 выходом устройства, выход 6 выходного операционного усилителя 5 подключен к первому 3 выходу устройства через последовательно соединенные первый 7 конденсатор, первый 8, второй 9 и третий 10 резисторы, общий узел первого 8 и второго 9 резисторов связан со вторым 4 выходом устройства через второй 11 конденсатор, источник сигнала 2 согласован с общей шиной источника питания 12, третий 13 конденсатор, четвертый 14 резистор.
Существенный недостаток известного устройства фиг. 1 состоит в том, что он не обеспечивает избирательную амплитудно-частотную характеристику полосового фильтра и не обладает расширенным диапазоном частот. Это ограничивает области использования данной схемы. Кроме этого, для построения ARCФ фиг. 1 необходимы так называемые полные операционные усилители, которые имеют более сложную схемотехнику и при прочих равных условиях характеризуются более низким уровнем обобщенных показателей качества, чем аналогичные классические ОУ при одинаковых технологиях их изготовления.
Основная задача предполагаемого изобретения состоит в создании широкополосного полосового фильтра четвертого порядка с недифференциальным входом и парафазным выходом на классических операционных усилителях, который имеет расширенный диапазон частот и обеспечивает более высокое затухание АЧХ за его пределами.
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 выход 6 выходного операционного усилителя 5 соединен с первым 3 выходом устройства, выход 6 выходного операционного усилителя 5 подключен к первому 3 выходу устройства через последовательно соединенные первый 7 конденсатор, первый 8, второй 9 и третий 10 резисторы, общий узел первого 8 и второго 9 резисторов связан со вторым 4 выходом устройства через второй 11 конденсатор, источник сигнала 2 согласован с общей шиной источника питания 12, третий 13 конденсатор, четвертый 14 резистор, предусмотрены новые элементы и связи - в схему устройства введены дополнительный конденсатор 15, дополнительный инвертирующий усилитель 16, причем вход 1 устройства связан с общим узлом второго 9 и третьего 10 резисторов через последовательно соединенные дополнительный конденсатор 15 и третий 13 конденсатор, общий узел дополнительного конденсатора 15 и третьего 13 конденсатора соединен со вторым 4 выходом устройства через четвертый 14 резистор, инвертирующий вход выходного операционного усилителя 5 подключен к общему узлу первого 7 конденсатора и первого 8 резистора, инвертирующий вход выходного операционного усилителя 5 согласован с общей шиной источника питания 12, выход 6 выходного операционного усилителя 5 связан со вторым 4 выходом устройства через дополнительный инвертирующий усилитель 16.
На фиг. 1 показана схема ARCФ-прототипа, а на фиг. 2 - схема заявляемого полосового активного фильтра четвертого порядка в соответствии с формулой изобретения.
На фиг. 3 представлены результаты компьютерного моделирования схемы ПФ фиг. 2.
Широкополосный полосовой фильтр четвертого порядка с недифференциальным входом и парафазным выходом на классических операционных усилителях фиг. 2 содержит вход 1 устройства, связанный с источником сигнала 2, первый 3 и второй 4 выходы устройства, выходной операционный усилитель 5, причем выход 6 выходного операционного усилителя 5 соединен с первым 3 выходом устройства, выход 6 выходного операционного усилителя 5 подключен к первому 3 выходу устройства через последовательно соединенные первый 7 конденсатор, первый 8, второй 9 и третий 10 резисторы, общий узел первого 8 и второго 9 резисторов связан со вторым 4 выходом устройства через второй 11 конденсатор, источник сигнала 2 согласован с общей шиной источника питания 12, третий 13 конденсатор, четвертый 14 резистор. В схему устройства введены дополнительный конденсатор 15, дополнительный инвертирующий усилитель 16, причем вход 1 устройства связан с общим узлом второго 9 и третьего 10 резисторов через последовательно соединенные дополнительный конденсатор 15 и третий 13 конденсатор, общий узел дополнительного конденсатора 15 и третьего 13 конденсатора соединен со вторым 4 выходом устройства через четвертый 14 резистор, инвертирующий вход выходного операционного усилителя 5 подключен к общему узлу первого 7 конденсатора и первого 8 резистора, инвертирующий вход выходного операционного усилителя 5 согласован с общей шиной источника питания 12, выход 6 выходного операционного усилителя 5 связан со вторым 4 выходом устройства через дополнительный инвертирующий усилитель 16.
Рассмотрим работу схемы ПФ фиг. 2.
Передаточная функция схемы полосового фильтра четвертого порядка описывается выражением
где bi и ai- коэффициенты числителя и знаменателя передаточной функции (1).
Характер изменения АЧХ и ФЧХ фильтра от частоты зависят от численных значений bi и ai передаточной функции (1). В свою очередь эти коэффициенты определяются топологией схемы и параметрами пассивных элементов - сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов. Для схемы, приведенной на фиг. 2, коэффициенты передаточной функции определяются соотношениями
где R1, R2, R3, R4 - сопротивления резисторов 14, 10, 9 и 8 соответственно, C1, C2, C3, C4 - емкости конденсаторов 15, 13, 11 и 7 соответственно.
В результате компьютерного моделирования схемы, приведенной на фиг. 2, в программе схемотехнического моделирования Micro-Cap при выбранных значениях параметров элементов R1 = R2 = 1 кОм, R3 = R4 = 10 кОм, C1 = C2 = 159,1 нФ и C3 = C4 = 1591 пФ была получена АЧХ фиг. 3 полосового фильтра фиг. 2. Это подтверждает работоспособность предлагаемого схемотехнического 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.
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 RU 2697945, 2019 г.
3. Патентная заявка US 2007/0057732, 2007 г.
4. Патент RU 2063657, fig. 1, 1996 г.
5. Патент JP 60-254813, 1985 г.
6. Патент JP 7-283690б 1995 г.
7. Патент GB 1334019, fig. 3, 1973 г.
8. Патент SU 1187241, 1983 г.
9. Патент SU 813694, 1981 г.
10. Патент JP 63-240114, 1988 г.
11. Патент US 3736517, 1973 г.
12. Патент US 6407627, 2002 г.
13. Патент SU 510778, 1976 г.
14. Патент SU 813695, 1981 г.
15. Патент SU 849449, 1981 г.
16. Патент SU 932597, fig. 1, 1982 г.
17. Патент SU 1062850, 1983 г.
18. Патент WO 2014/062085, fig. 3, fig. 2a, fig. 5, fig. 6, 2014 г.
19. Патентная заявка US 2011/0012678, 2011 г.
20. Патент US 3.999.137, 1976 г.
21. Патент US 4.015.224, 1977 г.
22. Патентная заявка US 2017/0033759, 2017 г.
23. Патент US 8.872.586, fig. 4, 2014 г.
24. Патент RU 2694740, fig. 2, 2018 г.
25. Патент US 7.605.649, fig. 19, fig. 24, 2019 г.
26. Патентная заявка US 2014/0328440, fig. 2, fig. 5, fig. 7, 2014 г.
27. Патент US 7.276.965, fig. 18, fig. 19, fig. 24, 2007 г.
28. Патент US 7.551.024, fig. 18, fig. 19, fig. 24, fig. 39a, 2009 г.
29. Патент CN 110365308, fig. 2, fig. 3, 2019 г.
30. Патентная заявка US 2015/0318836, fig. 6f, fig.6b, fig. 7a, fig. 7b, 2015 г.
31. Патент US 6.344.773, fig. 1, fig. 3, fig. 4, 2002 г.
32. Патент CN 109.450.402, fig. 1, fig. 2, 2018 г.
33. Патентная заявка US 2010/0322440, fig. 3, 2010 г.
34. Патент US 7.202.738, fig. 1, 2007 г.
35. Патент RU 2695981, 2019 г.
36. Патентная заявка US 2017/0077903, fig. 2, fig. 5, fig. 6, fig. 7, fig. 8 , 2017 г.
Claims (1)
- Широкополосный полосовой фильтр четвертого порядка с недифференциальным входом и парафазным выходом на классических операционных усилителях, содержащий вход (1) устройства, связанный с источником сигнала (2), первый (3) и второй (4) выходы устройства, выходной операционный усилитель (5), причём выход (6) выходного операционного усилителя (5) соединён с первым (3) выходом устройства, выход (6) выходного операционного усилителя (5) подключен к первому (3) выходу устройства через последовательно соединённые первый (7) конденсатор, первый (8), второй (9) и третий (10) резисторы, общий узел первого (8) и второго (9) резисторов связан со вторым (4) выходом устройства через второй (11) конденсатор, источник сигнала (2) согласован с общей шиной источника питания (12), третий (13) конденсатор, четвертый (14) резистор, отличающийся тем, что в схему устройства введены дополнительный конденсатор (15), дополнительный инвертирующий усилитель (16), причём вход (1) устройства связан с общим узлом второго (9) и третьего (10) резисторов через последовательно соединённые дополнительный конденсатор (15) и третий (13) конденсатор, общий узел дополнительного конденсатора (15) и третьего (13) конденсатора соединён со вторым (4) выходом устройства через четвертый (14) резистор, инвертирующий вход выходного операционного усилителя (5) подключен к общему узлу первого (7) конденсатора и первого (8) резистора, инвертирующий вход выходного операционного усилителя (5) согласован с общей шиной источника питания (12), выход (6) выходного операционного усилителя (5) связан со вторым (4) выходом устройства через дополнительный инвертирующий усилитель (16).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020140690A RU2748663C1 (ru) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | Широкополосный полосовой фильтр четвертого порядка с недифференциальным входом и парафазным выходом на классических операционных усилителях |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020140690A RU2748663C1 (ru) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | Широкополосный полосовой фильтр четвертого порядка с недифференциальным входом и парафазным выходом на классических операционных усилителях |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2748663C1 true RU2748663C1 (ru) | 2021-05-28 |
Family
ID=76301233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020140690A RU2748663C1 (ru) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | Широкополосный полосовой фильтр четвертого порядка с недифференциальным входом и парафазным выходом на классических операционных усилителях |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2748663C1 (ru) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU813694A1 (ru) * | 1978-11-15 | 1981-03-15 | Воронежское Конструкторское Бюрорадиосвязи | Активный полосовой рс-фильтр |
| SU1381688A1 (ru) * | 1984-04-05 | 1988-03-15 | Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова | Активный RC -фильтр четвертого пор дка |
| RU2058058C1 (ru) * | 1992-08-06 | 1996-04-10 | Омский научно-исследовательский институт приборостроения | Активный широкополосный пьезоэлектрический фильтр |
| RU98104937A (ru) * | 1998-03-16 | 2000-02-10 | А.М. Шумилин | Способ синхронного приема и демодуляции амплитудно-модулированных радиосигналов с неподавленными частотными составляющими спектра и амплитудно- модулированных сигналов с частично подавленной несущей и полностью подавленной одной боковой полосой и устройство для его осуществления |
| US6407627B1 (en) * | 2001-02-07 | 2002-06-18 | National Semiconductor Corporation | Tunable sallen-key filter circuit assembly and method |
| US20070005773A1 (en) * | 2005-05-31 | 2007-01-04 | Microsoft Corporation | Re-establishing a connection for an application layer via a service layer using delay |
| US20140328440A1 (en) * | 2013-05-02 | 2014-11-06 | Lapis Semiconductor Co., Ltd. | Filter circuit and receiving apparatus |
| 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 |
| RU2697945C1 (ru) * | 2019-02-25 | 2019-08-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Активный rc-фильтр нижних частот третьего порядка на базе операционного усилителя с парафазным выходом |
-
2020
- 2020-12-10 RU RU2020140690A patent/RU2748663C1/ru active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU813694A1 (ru) * | 1978-11-15 | 1981-03-15 | Воронежское Конструкторское Бюрорадиосвязи | Активный полосовой рс-фильтр |
| SU1381688A1 (ru) * | 1984-04-05 | 1988-03-15 | Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова | Активный RC -фильтр четвертого пор дка |
| RU2058058C1 (ru) * | 1992-08-06 | 1996-04-10 | Омский научно-исследовательский институт приборостроения | Активный широкополосный пьезоэлектрический фильтр |
| RU98104937A (ru) * | 1998-03-16 | 2000-02-10 | А.М. Шумилин | Способ синхронного приема и демодуляции амплитудно-модулированных радиосигналов с неподавленными частотными составляющими спектра и амплитудно- модулированных сигналов с частично подавленной несущей и полностью подавленной одной боковой полосой и устройство для его осуществления |
| US6407627B1 (en) * | 2001-02-07 | 2002-06-18 | National Semiconductor Corporation | Tunable sallen-key filter circuit assembly and method |
| US20070005773A1 (en) * | 2005-05-31 | 2007-01-04 | Microsoft Corporation | Re-establishing a connection for an application layer via a service layer using delay |
| US20140328440A1 (en) * | 2013-05-02 | 2014-11-06 | Lapis Semiconductor Co., Ltd. | Filter circuit and receiving apparatus |
| 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 |
| RU2697945C1 (ru) * | 2019-02-25 | 2019-08-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Активный rc-фильтр нижних частот третьего порядка на базе операционного усилителя с парафазным выходом |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2677362C1 (ru) | Активный rc-фильтр | |
| RU2704530C1 (ru) | Широкополосный полосовой фильтр с независимой подстройкой частоты полюса, затухания полюса и коэффициента передачи | |
| RU2737390C1 (ru) | Универсальный полосовой фильтр, фильтр низких частот и режекторный фильтр на трех мультидифференциальных операционных усилителях | |
| RU2697945C1 (ru) | Активный rc-фильтр нижних частот третьего порядка на базе операционного усилителя с парафазным выходом | |
| RU2748663C1 (ru) | Широкополосный полосовой фильтр четвертого порядка с недифференциальным входом и парафазным выходом на классических операционных усилителях | |
| RU2656728C1 (ru) | Arc-фильтр нижних частот с независимой настройкой основных параметров | |
| RU2748610C1 (ru) | Широкополосный полосовой фильтр четвертого порядка с одним входом и парафазным выходом | |
| RU2748609C1 (ru) | Фильтр низких частот четвертого порядка | |
| RU2748607C1 (ru) | Широкополосный полосовой активный rc-фильтр четвертого порядка с дифференциальным входом и парафазным выходом | |
| RU2697612C1 (ru) | Активный rc-фильтр нижних частот третьего порядка | |
| RU2736239C1 (ru) | Универсальный полосовой и режекторный фильтр с регулируемой полосой пропускания | |
| Koukiou et al. | Modular filter structures using current feedback operational amplifiers | |
| RU2695977C1 (ru) | Активный rc-фильтр нижних частот третьего порядка на операционном усилителе с парафазным выходом | |
| RU2695981C1 (ru) | Активный rc-фильтр нижних частот третьего порядка с дифференциальным входом на базе операционного усилителя с парафазным выходом | |
| RU199745U1 (ru) | Перестраиваемый режекторный активный RC-фильтр | |
| RU2701038C1 (ru) | Полосовой фильтр на двух операционных усилителях с независимой подстройкой основных параметров | |
| RU2718210C1 (ru) | Активный rc-фильтр нижних частот с одноэлементной перестройкой частоты полюса на дифференциальных и мультидифференциальном операционных усилителях | |
| RU2730172C1 (ru) | Универсальный активный rc-фильтр второго порядка на мультидифференциальных операционных усилителях | |
| RU2749605C1 (ru) | Широкополосный полосовой фильтр четвертого порядка | |
| RU2724917C1 (ru) | Универсальный активный rc-фильтр второго порядка на мультидифференциальных операционных усилителях с минимальным количеством пассивных и активных элементов | |
| RU2721155C1 (ru) | Фильтр нижних частот третьего порядка с минимальным количеством конденсаторов на порядок | |
| RU2752254C1 (ru) | Полосовой фильтр четвертого порядка | |
| CN114337603B (zh) | 一种基于ota-c的四阶电流式椭圆滤波器结构 | |
| RU2749400C1 (ru) | Режекторный фильтр четвертого порядка | |
| RU2797040C1 (ru) | Фильтр низких частот на основе мультидифференциального операционного усилителя |