RU2785357C1 - Rlc-фильтр высоких частот на повторителях напряжения - Google Patents
Rlc-фильтр высоких частот на повторителях напряжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785357C1 RU2785357C1 RU2022123451A RU2022123451A RU2785357C1 RU 2785357 C1 RU2785357 C1 RU 2785357C1 RU 2022123451 A RU2022123451 A RU 2022123451A RU 2022123451 A RU2022123451 A RU 2022123451A RU 2785357 C1 RU2785357 C1 RU 2785357C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- input
- setting
- output
- additional
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат - возможность независимой настройки разными резисторами частоты полюса и добротности полюса при постоянных значениях емкости частотозадающего конденсатора и частотозадающей индуктивности. Для этого предложен RLC-фильтр, содержащий вход (1) и выход (2) устройства, частотозадающую индуктивность (3) и частотозадающий конденсатор (4), а также согласующий резистор (5). В схему введены первый (6), второй (7) и третий (8) дополнительные повторители напряжения, вход устройства (1) связан с выходом устройства (2) через последовательно соединенные согласующий резистор (5) и первый (9) дополнительный резистор, общий узел которых подключен ко входу второго (7) дополнительного повторителя напряжения, выход которого связан со входом первого (6) дополнительного повторителя напряжения через частотозадающий конденсатор (4), выход устройства (2) связан с общей шиной источника питания через последовательно соединенные второй (10) и третий (11) дополнительные резисторы, общий узел которых соединен со входом третьего (8) дополнительного повторителя напряжения. 5 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике и связи и может быть использовано в качестве устройства выделения заданного спектра сигналов, например, при его дальнейшей обработке аналого-цифровыми преобразователями различных модификаций.
Классические RLC-фильтры высоких частот (ФВЧ) относятся к числу достаточно распространенных аналоговых устройств фильтрации [1-9], определяющих качественные показатели многих радиотехнических и измерительных систем. Практическому применению RLCФ данного класса посвящено значительное количество учебной и научной литературы, в том числе [1-9].
Ближайшим прототипом заявляемого устройства является ФВЧ, представленный в работе [Pease R. (ed.). Analog circuits. – Newnes, 2008. (p. 165, Figure 7-16)]. Он содержит (фиг. 1) вход 1 и выход 2 устройства, частотозадающую индуктивность 3 и частотозадающий конденсатор 4, а также согласующий резистор 5.
Существенный недостаток известного устройства фиг. 1 состоит в том, что в нём настройка основных параметров (частоты полюса и добротности полюса) возможна только за счёт изменения ёмкости частотозадающего конденсатора (С4) или частотозадающей индуктивности (L3). Это ограничивает использование данной схемы ФВЧ, так как в микроэлектронных устройствах частотной селекции затруднено изменение L3 и С4.
Основная задача предполагаемого изобретения состоит в создании фильтра высоких частот, в котором предусмотрена возможность независимой настройки разными резисторами частоты полюса и добротности полюса при постоянных значениях частотозадающего конденсатора 4 и частотозадающей индуктивности 3.
Поставленная задача достигается тем, что в фильтре высоких частот фиг. 1, содержащем вход 1 и выход 2 устройства, частотозадающую индуктивность 3 и частотозадающий конденсатор 4, а также согласующий резистор 5, предусмотрены новые элементы и связи – в схему введены первый 6, второй 7 и третий 8 дополнительные повторители напряжения, вход устройства 1 связан с выходом устройства 2 через последовательно соединенные согласующий резистор 5 и первый 9 дополнительный резистор, общий узел которых подключен ко входу второго 7 дополнительного повторителя напряжения, выход которого связан со входом первого 6 дополнительного повторителя напряжения через частотозадающий конденсатор 4, выход устройства 2 связан с общей шиной источника питания через последовательно соединенные второй 10 и третий 11 дополнительные резисторы, общий узел которых соединен со входом третьего 8 дополнительного повторителя напряжения, выход которого связан со входом первого 6 дополнительного повторителя напряжения через четвертый 12 дополнительный резистор, причем вход первого 6 дополнительного повторителя напряжения связан с общей шиной источника питания через частотозадающую индуктивность 3.
На чертеже фиг. 1 показана схема ФВЧ-прототипа, а на чертеже фиг. 2 – схема заявляемого фильтра высоких частот в соответствии с формулой изобретения.
На чертеже фиг. 3 приведена схема ФВЧ фиг. 2 в среде моделирования Micro-Cap. В случае применения ФВЧ для диапазона более высоких частот численные значения параметров его пассивных элементов могут иметь другие значения.
На чертеже фиг. 4 представлена амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики ФВЧ фиг. 3 с настройкой частоты полюса (ωp) резистором R3.
На чертеже фиг. 5 показана амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики ФВЧ фиг. 3 с настройкой частоты полюса (ωp) резистором R5.
RLC-фильтр высоких частот на повторителях напряжения фиг. 2 содержит вход 1 и выход 2 устройства, частотозадающую индуктивность 3 и частотозадающий конденсатор 4, а также согласующий резистор 5. В схему введены первый 6, второй 7 и третий 8 дополнительные повторители напряжения, вход устройства 1 связан с выходом устройства 2 через последовательно соединенные согласующий резистор 5 и первый 9 дополнительный резистор, общий узел которых подключен ко входу второго 7 дополнительного повторителя напряжения, выход которого связан со входом первого 6 дополнительного повторителя напряжения через частотозадающий конденсатор 4, выход устройства 2 связан с общей шиной источника питания через последовательно соединенные второй 10 и третий 11 дополнительные резисторы, общий узел которых соединен со входом третьего 8 дополнительного повторителя напряжения, выход которого связан со входом первого 6 дополнительного повторителя напряжения через четвертый 12 дополнительный резистор, причем вход первого 6 дополнительного повторителя напряжения связан с общей шиной источника питания через частотозадающую индуктивность 3.
Рассмотрим характеристики схемы ФВЧ фиг. 2, представленные на чертежах фиг. 4 и фиг. 5.
Из чертежа фиг. 4 следует, что за счет изменения сопротивления резистора R3 в схеме фиг. 3 изменяется частота полюса ωp, причем с увеличением сопротивления этого резистора частота полюса уменьшается. В схеме фиг. 3 возможна также регулировка частоты полюса путем изменения сопротивления резистора R4, при этом с увеличением сопротивления этого резистора частота полюса будет увеличиваться. Следует отметить, что частота полюса на графиках фазо-частотных характеристик фиг. 4 и фиг. 5 – это частота, на которой фазовый угол равен 90°.
Если в схеме фиг. 3 изменять сопротивление резистора R5, то будет изменяться добротность полюса Q, а частота полюса остается неизменной, причем увеличение сопротивления резистора R5 приводит к увеличению Q. Аналогичным образом в схеме фиг. 3 можно изменять Q за счет изменения сопротивления резистора R6, причем его увеличение будет приводить к уменьшению Q. Следует отметить, что величина Q в схеме фиг. 3 определяется крутизной фазо-частотной характеристики, причем чем она выше, тем больше Q, а также частотами, на которых фазовый угол равен 135° и 45°.
Работа заявляемого фильтра высоких частот в тяжелых условиях эксплуатации (проникающая радиация, низкие или высокие температуры) определяется стабильностью пассивных элементов его схемы (R, C), а также используемых повторителей напряжения, которые рекомендуется выполнять на JFET Si, GaN, GaAs, SiC, КНИ, SiGe25VR и других технологических процессах.
В тех случаях, когда нагрузка заявляемого устройства, подключаемая к его выходу 2 – низкоомная (например, 75 Ом), предлагаемый ФВЧ имеет еще одно важное преимущество – его первый 6 выходной повторитель напряжения может проектироваться как буферный усилитель на мощных выходных транзисторах, например как это сделано в микросхеме LT1010 [10], а в качестве повторителей напряжения 7 и 8 могут использоваться маломощные или широкополосные микросхемы.
Предлагаемая схема ФВЧ допускает резистивную цифровую подстройку основных параметров без изменения индуктивности частотозадащей индуктивности 3 или ёмкости частотозадащего конденсатора 4. Для этого необходимо вместо управляемых резисторов применять микросхемы цифровых потенциометров или использовать их цифровую КМОП-коммутацию.
Таким образом, заявляемый ФВЧ характеризуется независимой подстройкой основных параметров, что обеспечивается при постоянных значениях частотозадающей индуктивности L3 и ёмкости частотозадающего конденсатора С4. Это является его существенным преимуществом в сравнении с прототипом.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Патент US 6.854.005, fig. 13с, fig. 13d, 2005 г.
2. Патент US 6.069.541, 2000 г.
3. Патент DE 69737805, fig. 2d, 2008 г.
4. Патент US 6854005, fig. 12c, fig. 12d, fig. 13c, fig. 13d, 2005 г.
5. Современная теория фильтров и их проектирование : пер. с англ. / Ред. Г. Темеш, С. Митра . – М. : Мир, 1977 . – 560 с. (фиг. 3.18, 3.19)
6. Pease R. (ed.). Analog circuits. – Newnes, 2008. (fig. 11-3, fig. 7-16, fig. 7-4, fig. 7-2)
7. Аналоговые Г. Л. Цифровые фильтры: расчет и реализация. – М: Мир,1982, 592 с. (рис. З.4.10 б, З.4.10 в, 7.13)
8. Lacanette K. A basic introduction to filters-active, passive, and switched-capacitor // National Semiconductor Corporation, https://www.ti.com/lit/an/snoa224a/snoa224a.pdf?ts=1659686870686&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F – 1995. – pp. 24. (fig. 12)
9. A. S. Elwakil and B. J. Maundy, "Single Transistor Active Filters: What is Possible and What is Not," in IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 61, no. 9, pp. 2517-2524, Sept. 2014, doi: 10.1109/TCSI.2014.2332249. (table. IV)
10.LT1010CN8 https://www.compel.ru/item-pdf/2c71acfcd46088db3d9ce391886075b9/pn/ltc~lt1010cn8.pdf .
Claims (1)
- RLC-фильтр высоких частот на повторителях напряжения, содержащий вход (1) и выход (2) устройства, частотозадающую индуктивность (3) и частотозадающий конденсатор (4), а также согласующий резистор (5), отличающийся тем, что в схему введены первый (6), второй (7) и третий (8) дополнительные повторители напряжения, вход устройства (1) связан с выходом устройства (2) через последовательно соединенные согласующий резистор (5) и первый (9) дополнительный резистор, общий узел которых подключен ко входу второго (7) дополнительного повторителя напряжения, выход которого связан со входом первого (6) дополнительного повторителя напряжения через частотозадающий конденсатор (4), выход устройства (2) связан с общей шиной источника питания через последовательно соединенные второй (10) и третий (11) дополнительные резисторы, общий узел которых соединен со входом третьего (8) дополнительного повторителя напряжения, выход которого связан со входом первого (6) дополнительного повторителя напряжения через четвертый (12) дополнительный резистор, причем вход первого (6) дополнительного повторителя напряжения связан с общей шиной источника питания через частотозадающую индуктивность (3).
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2785357C1 true RU2785357C1 (ru) | 2022-12-06 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1675263A1 (en) * | 2004-12-23 | 2006-06-28 | Lucent Technologies Inc. | Controlling Q-factor of filters |
| RU2694134C1 (ru) * | 2018-09-11 | 2019-07-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Полосовой arc-фильтр на двух операционных усилителях с повышением частоты полюса и независимой подстройкой основных параметров |
| RU2697611C1 (ru) * | 2018-12-11 | 2019-08-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Активный rc-фильтр для обработки сигналов пьезоэлектрического преобразователя |
| RU2702496C1 (ru) * | 2019-03-15 | 2019-10-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Универсальный активный rc-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1675263A1 (en) * | 2004-12-23 | 2006-06-28 | Lucent Technologies Inc. | Controlling Q-factor of filters |
| RU2694134C1 (ru) * | 2018-09-11 | 2019-07-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Полосовой arc-фильтр на двух операционных усилителях с повышением частоты полюса и независимой подстройкой основных параметров |
| RU2697611C1 (ru) * | 2018-12-11 | 2019-08-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Активный rc-фильтр для обработки сигналов пьезоэлектрического преобразователя |
| RU2702496C1 (ru) * | 2019-03-15 | 2019-10-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Универсальный активный rc-фильтр на основе мультидифференциальных операционных усилителей |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PEASE A. R., Analog circuits, Newnes, 2008, стр. 165, фиг. 7-16. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6401301B2 (ja) | 並列共振器を有するチューナブルな高周波フィルタ | |
| JP2017526205A (ja) | Ｈｆフィルタ | |
| CN106716828B (zh) | 具有串联谐振器的可调谐hf滤波器 | |
| JP2015523040A (ja) | 広いコモンモード入力範囲を有する受信器 | |
| JP3748210B2 (ja) | 送受信回路 | |
| EP1755218B1 (en) | Tunable resonator for use in active-RC continuous-time filters | |
| JPWO2011117911A1 (ja) | 周波数可変フィルタ | |
| RU2785357C1 (ru) | Rlc-фильтр высоких частот на повторителях напряжения | |
| CN106716829B (zh) | 双工器 | |
| RU2656728C1 (ru) | Arc-фильтр нижних частот с независимой настройкой основных параметров | |
| RU2694135C1 (ru) | Arc-фильтр верхних частот с независимой подстройкой основных параметров | |
| RU2694134C1 (ru) | Полосовой arc-фильтр на двух операционных усилителях с повышением частоты полюса и независимой подстройкой основных параметров | |
| RU2786421C1 (ru) | Rlc-фильтр низких частот на повторителях напряжения | |
| Hasan et al. | Reconfigurable n-path RF front-end filter with improved blocker rejection | |
| WO2008063133A1 (en) | A source follower attenuator | |
| US9124251B2 (en) | Two stage source-follower based filter | |
| US20040169532A1 (en) | Device for controlling a frequency response by scaling an impedance | |
| RU2788186C1 (ru) | Активный rc-фильтр высоких частот подкласса саллен-ки на основе повторителей напряжения | |
| RU2772314C1 (ru) | Фильтр высоких частот семейства саллена - ки с независимой подстройкой основных параметров | |
| RU2788180C1 (ru) | Полосовой rlc-фильтр на повторителях напряжения | |
| RU2786942C1 (ru) | Активный rc-фильтр низких частот подкласса саллен-ки на основе повторителей напряжения | |
| RU2783043C1 (ru) | Активный rc-фильтр высоких частот семейства саллен-ки на основе повторителей напряжения | |
| US9948236B2 (en) | Resonator having distributed transconductance elements | |
| RU2771980C1 (ru) | Фильтр низких частот семейства саллена-ки с независимой подстройкой основных параметров | |
| CN112350690A (zh) | 基于开关电容和有源容阻上变频的高阶n路带通滤波器 |