SU1436835A1

SU1436835A1 - Перестраиваемый активный RC-фильтр

Info

Publication number: SU1436835A1
Application number: SU864101517A
Authority: SU
Inventors: С.В. Аленин; В.В. Маркин; М.Ц. Штейнберг
Original assignee: Предприятие П/Я А-3390
Priority date: 1986-05-27
Filing date: 1986-05-27
Publication date: 1992-03-30

Abstract

Изобретение относитс к радиотехнике . Цель изобретени - расширение функциональных возможностей и расширение диапазона перестройки резонансной частоты при сохра1-:ении потенциалов на выходах устр-ва. Устр- во содержит суммирующ1ш ус;титель 1, ff- I ЗЧ1Л5 I/Plla/ интегрирующие усилители 2 и 3, блоки с/лвига напр жени (БСМ) 4, 5 и 6, блок управлени (БУ) 7 регулируемыми г-рами тока, резисторы 8-14 и конденсаторы 15 и 16. Расширение функциональных возможностей достигаетс путем реализации ф-ц}и 1 полосового фильтра , фильтра низких частот и фильтра высоких частот. Измен с помощью БУ 7 токи регулируемых г-ров тока, можно в широких пределах мен ть резонансную частоту перестраиваемого активного RC-фильтра. Устр-во по п. 2 ;-лы отличаетс выполнением БСН. Даны примеры выполнени всех блоков устр- ва. I з.н. ф-лы, 3 ил. сл

Description

J2 3/ I 5 I

«rOrtsri

1I ..JL:

« ©

И

J-o&bifiod ВЧ

4;: со

О5 00 00 СП

Упр

Изобретение относитс к радиотсх™ нике и может быть использовано в те левизионной аппаратуре дл разделени компонент телевизионного сигнала, а также в устройствах частотной селек- 1даи.

Цель изобретени - расширение функ- го1ональных возможностей и расширение диапазона перестройки резонансной частоты при сохранении потенциалов на вьгходах перестраиваемого активного RC-фильтра,

На фиг, 1 показана принципиальна электрическа схема перестраиваемого активного КС-фш ьтра; на фиг, 2 и 3 - примеры выполнени регулируемых генв раторов тока.

Перестраиваемый активный КС-фильтр содержит суммиру7ощий усилитель I , . первьй шггегрирующий ус ититель 2, второй интегрирующий усилитель 3, пер вьй блок А сдвига напр жени , второй блок 5 сдвига напр жени , третий блок 6 сдвига напр жени , блок 7 управлеии регулируемыми генераторами тока, первый резистор 8, второй резистор 9, третий резистор 10, четвертьй резисто Hj п тьш резистор 12, шестой резисто 13, седьмой резистор 1Д, первый коН денсатор 15, второй конденсатор 16,

Блок 7 управлени регулируемыми источниками тока содержит третий тран зистор 17, четвертьш транзистор 18 п тый транзистор 19, шестой транзи- стор 20, седьмой транзистор 21, Восьмой транзистор 22, дев тый транзистор 23, дес тый транзистор 24, второй регулируемый генератор 25 тока, третий регулируемый генератор 26 тока, четвертый регулируемый генератор 27 тока, п тьй регулируемый генератор 28 тока, шестой регулируемый генератор 29 тока, седьмой регулируемый генератор 30 тока,

Суммирующий усилитель 1 содержит первый транзистор 31, одиннадцатый транзистор 32, восьмой регулируемый генератор 33 тока, дев тый регулируемый генератор 34 тока, дес тый ре- гулируемый генератор 35 тока

V Интегрирующий усилитель 2 (3) со держит второй транзистор 36, двенадцатый транзистор 37, тринадцатый транзис тор 38, четырнадцатый транзистор 39, первьй регулируемый генератор 40 токад од1шна,дцатый регулируемый генератор 41 тока двенадцатый регулируемьп генератор 42 тока, тринадца- тьй регулируемый генератор 43 тока.

Блок 4 (5, 6) сдвига напр жени содержит п тнадцатый транзистор 44, шестнадцатый транзистор 45, четырнадцатый регулируемый генератор 46 тока , п тнадцатый регулируемый генератор 47 тока.

Перестраиваемый актйвньп RC-фильтр работает следующим образом.

Напр жение входного сигнала поступает через первый резистор 8 и инвертируетс с помощью суммирующего усилител 1, выполненного на первом 31 и одиннадцатом 32 транзисторах, эмиттеры которых объединены и через восьмой генератор 33 тока, который задает ток в суммирующем усилителе I, подклю чены к второй шине питани , а коллекторными нагрузками транзисторов 31 и 32 вл ютс дев тый 34 и дес тый 35 генераторы тока соответственно, С коллектора первого транзистора 31 сигнал через первый блок 4 сдвига уровн , выполненный на составном эмиттер- ном повторителе на п тнадцатом 44 у шестнадцатом 45 транзисторах, четырнадцатом регулируемом генераторе 46 тока и п тнадцатом регулируемом генераторе 47 тока в их змиттерных цеп х соответственно, проходит на первьй вьгход ВЧ перестраиваемого активного RC-фипьтра. Общий коэффициент усилени суммирующего усютител 1 и первого блока 4 сдвига напр жени примерно равен отношению сопротивлений второго 9 и первого В резисторов. IlejjBbtfi конденсатор 15, шунтирующий-второй резистор 9, улучшает частотные свойства суммирующего усилител 1, что приводит к улучшению частотных характеристик всего перестраиваемого актив ного RC-фильтра. Третий резистор 10 обеспечивает балансировку суммирующего усилител 1.

Сигнал с первого выхода первого блока 4 сдвига напр жени через чет- вертьй резистор I1 поступает на вход первого интегрирующего усилител 2, (Который .выполнен на двенадцатом транзисторе 37, у которого с помощью тринадцатого транзистора 38 и двенадцатого регулируемого генератора 42 Тока обеспечиваетс отрицательна обратна св зь по напр жению, уменьшающа входное сопротивление этого усилител . Усиленный сигнал с коллекто3

pa двенадцатого тр иэг(стора 37, нагрузкой которого вл етс одпиадил- тый регулируемый i-енератор А1 тока, подаетс на эмиттерпый повторитель иа четырнадцатом транзисторе 39 и тринадцатом регулируемом генераторе 43 тока, с вькода которот-о сигнап но ступает на ус«1литель иа втором транзисторе 36 и первом регулируемом генераторе 40 тока. Так как выходное сопротивление в точке коллектора второго транзистора 36 велико (в идеале бесконечность), то он работает как генератор тока на второй конденсатор 16, Таким образом, реализуетс первы интегратор. Коэффициент передачи по току со входа усилител на двена,цца- том транзисторе 37 до коллектора второго транзистора 36 мен етс при изменении тока регулируемых генераторо тока. Тем самым обеспечиваетс изменение скорости зар да второго конденсатора 16 измен емым током сигнала . Напр жение сигнала, сдвинутое по фазе на -90 , с второго конденсатора 16 снимаетс с помощью второго блока 5 сдвига напр жени и подаетс на выход ПФ перестраиваемого активного КС-фильтра и через п тый резистор 12 - на вход суммирующего усилител 1

С первого выхода второго блока 5 сдвига напр жени через четвертьй резистор I Г сигнал поступает на вход второго интегратора.

Усиленный сигнал поступает на.второй Конденсатор 16. Так как выходное сопротивление на выходе второго интегрирующего усилител 3 велико (в вдеале бесконечность), то он работает как генератор тока на второй конденсатор 16. Таким образом реализуетс второй интегратор. Напр жение сигнала , сдвинутое по фазе на -90°, со второго конденсатора I6 снимаетс с помощью третьего блокл 6 сдвига напр жени и подаетс н третий выход НЧ nepecTpaiiBaeMoro активного RC-фкль тра, а через о естой резистор 13 - на вход суммирующего усилите т I „

Таким образом, с учетом инверсии фазы сигнала в суммирующем усилителе I на -180 и на двух интеграторах по -90 образуетс фазовый сдвиг, рав- ньпЧ -360, что приводит к резонансу напр жений на некоторой частоте, т.е. ,на втором ПФ перестраиваемого ктив- ноге RC-фипьтра реализуетс функци

- й в .

т -

.

436835

полосового фильтра. Цв интегратор;), вк;тюченных последовательно, д ют на третьем выходе НЧ перестраин емого актив1 ого ПС-ф1гльтга функшпо фильтра низких частот, а вычитание из входного сигнала этого же сигнлла, но тго.дверженного шгзкочастотной фильтрации , дает на иервом выходе ВЧ пере10 страиваемого активного RC-фильтра функцию фильтра высоких частот.

Таким образом, измен токи регулируемых генераторов тока, можно в широких пределах мен ть резонансную

15 частоту перестраиваемого активного .КС-фильтра.

Управление регулируемыми генераторами тока с помощью блока 7 управлени токами регулируемых генераторов

20 тока происходит следующим образом.

Дев тш транзистор 23, шестой транзистор 20, восьмой транзистор 22 совместно с седьмым транзистором 21 и шестым регулируемым генератором 29

25 тока образуют токовое зеркало с током 1д через дев тый транзистор 23, шестой транзистор 20 и п тый транзистор 19, величина которого задаетс седьмым резистором 14. Через седьмой

30 транзистор 21 течет ток Ig, задаваемый цепью управлени регулируемых генераторов тока с входа управлени , через шестой регулируемый генератор 29 тока. Пусть через четвертый тран35 зистор 18 течет ток 1. Тогда 1д . Ig (., т.е. измен ток Ig, полу-, чаем изме}1ение тока Ig 1д /Ig. При увеличении (уменьшении) тока Ig увеличиваютс (уменьшаютс ) токи регули40 руемых генераторов тока - двенадцатого 42, тринадцатого 43, четырнадцатого 46, п того 28, шестого 29 и седьмого 30. При этом уменьшаютс (уве- личиваютс 7 токи регулируемых генера45 торов тока первого 40, одиннадцатого 41, второго 25, третьего 26, п тнадцатого 47, четвертого 27. В данном случае токи в двух группах регулиру- емьсх генераторов тока измен ютс в

50 разные стороны, т.е. при увеличении (уменьшении) токов в одной группе уменьшаютс (увеличиваютс ) токи в другой группе. Это позвол ет при мальк изменени х управл ющего воздей5S стви с входа управлени измен ть в широких пределах скорость зар да конденсаторов в первом и втором }П1тегра- торах - второго конденсатора 16. Тем самьи измен етс в широких пределах

посто нна времени интеграторов, что также приводит к изменению в широких пределах резонансной частоты перестраиваемого активного RC-фильтра. Наличие в блоке 7 управлени регулируемыми генераторами тока как минимум одного транзистора в диодном включении (п тый транзистор 19) увеличивает напр жение на шестом регулируемом генераторе тока 29 до напр жени , равного падению на двух р - п-перёхо- дах, что обеспечивает нормальную работу шестого регулируемого генератора 29 тока при различных схемных реализаци х этого источника тока.

В схеме перестраиваемого активного RC-фильтра применена компенсаци изменени напр жени между базой и эмиттером транзисторов интеграторов при изменении их токов, котора работает следующим образом.

При уменьшении (увеличении) токов регулируемых генераторов тока (одинци потении ла на третьем выходе ИМ перестраиваемого активного RC-фильтр обеспечиваетс аиалог1гпш.

Кроме того, в перестраипаемом активном КС-фильтре обеспечиваетс ура нивание нагрузок регулируемых генера торов тока, что также стабилизирует потенциалы на выходах перестраиваемо Q го активного RC-фильтра при электрон ной перестройке резонансной частоты. Уравнивание нагрузок регулируемых генераторов тока происходит следующи образом,

15 Одиннадцатый регулируемый генератор 4I тока питает по одной коллекто ной цепи двенадцатого транзистора 37 по две базовые цепи тринадцатого тра зистора 38 и четырнадцатого т.ранзист 20 ра 39. При конечном коэффициенте уси лени по току указанных транзисторов ток базовой цепи п тнадцатого транзи стора АА необходимо удвоить за счет удвоени площади его эмиттера по сра

надцатого 41) уменьшаетс (увелкчива- 25 нению с другими транзисторами, либо

ци потении ла на третьем выходе ИМ перестраиваемого активного RC-фильтра , обеспечиваетс аиалог1гпш.

Кроме того, в перестраипаемом активном КС-фильтре обеспечиваетс уравнивание нагрузок регулируемых генераторов тока, что также стабилизирует потенциалы на выходах перестраиваемо- го активного RC-фильтра при электрон- . ной перестройке резонансной частоты. Уравнивание нагрузок регулируемых генераторов тока происходит следующим образом,

Одиннадцатый регулируемый генератор 4I тока питает по одной коллектор ной цепи двенадцатого транзистора 37, по две базовые цепи тринадцатого транзистора 38 и четырнадцатого т.ранзисто- ра 39. При конечном коэффициенте усилени по току указанных транзисторов ток базовой цепи п тнадцатого транзистора АА необходимо удвоить за счет удвоени площади его эмиттера по срав

включить по два одинаковых гранзисто- ра параллельно, а также удвоить величину тока четырнадцатого регулируемого генератора 46 тока.

Аналогично нагружаютс двойным базовым током второй регулируемый генератор 25 тока и третий регулируемый генератор 26 тока путем удвоени площадей эмиттера дес того транзистора

етс ) напр жение между базой и эмиттером двенадцатого транзистора 37. Потенциал базы этого транзистора за вычетом падени на переходах база эмиттер шестнадцатого транзистора 45 30 первого 4 и второго 5 блока сдвига напр жени определ ют потенциалы на первом ВЧ и втором ПФ выходах перестраиваемого активного RC-фильтра соответственно . Но поскольку в эмиттерные 35 4 и третьего транзистора 17, а так- |цепи шестнадцатого транзистора 45 же путем удвоени величины тока регу- включен п тнадцатый регулируемый га- лируемых генераторов тока - п того 28 нератор 47 тока, а ток каждого из них и седьмого 30.

равен соответственно току одиннадца- Ка фиг. 2 приведен пример выполне- того регулируемого генератора 41, то 40 ни регулируемых генераторов 42, 43, падение напр жени на переходе база - 46 тока.На фиг. 3 приведён пример-выполнени принципиальной схемы регулируемых генераторов 25, 26, 27, 40, 41, 47

3MHTTej) шестнадцатого транзистора 45 уменьшаетс (увеличиваетс ), тем и сохран ютс неизменньми потенциалы

соответственно на первом ВЧ и втором 45 тока.

ПФ выходах перестраиваемого активного RC-фильтра при электронной перестройке резонансной частоты. Стабилиза

рУ

Rg р + PK,R,/R, K,KiR,/R,oC,yC,eRi,н,

Н(р)

R9

ПФ

рК,

RJ р2. ц. pK,,4 с , RI, . ,j/R,o с 17 с |й R, RI

Н(р)

им

- RI

К.Кг

Rfl р + pK,R,/R,4C}iR,, + K,K,R,/R,oC,,C,eR,,R,z

4 и третьего транзистора 17, а так- же путем удвоени величины тока регу- лируемых генераторов тока - п того 28 и седьмого 30.

Перестраиваемый активный RC-фильтр имеет следующие передаточные функции на трех выходах;

рУ

K

рК,

К.Кг

7

где К,, KI коэффициенты передачи регулируемых усилителей в интеграторах 2, 3 со- ответстпенио. (Нумераци элементов соответствует фиг. 1).

в перестраиваемом активном КС-фильтре значительно расшир етс диапазон электронной перестройки резонансной частоты при сохранении потенциалов на выходах, что позвол ет существенно расширить возможности применени предлагаемого перестраиваемого активного RC-фнпьтра в радиоэлектронной аппара- туре.

Claims

Формула изобретени

1, Перестраиваемый.активный RC- фильтр, содержащий суммирующий усилитель , первый и второй интегрирующие усилители, первый и второй резисторы первый конденсатор, суммирующий усилитель содержит первый транзистор и третий резистор, а каждьй интегрирующий усилитель содержит второй транзистор, эмиттер которого соединен с общей шиной, первьш регулируемый генератор тока, первый вьшод которого соединен с первой шиной питани , а второй вывод соединен с коллектором второго транзистора, а вход управлени регулируемого генератора тока вл етс первым входом управлени интегрирующего усилител , четвертый резистор, первый вьшрд которого вл етс входом интегрирующего усилител , и второй конденсатор, первый вьшод которого соединен с коллектором второго транзистора, который вл етс выходом .интегрирующего усилител , первый вывод первого резистора вл етс входом перестра шаемого активного КС фильтра, а второй вьшод первого резистора соединен с первыми вьшодами второго резистора, первого конденсатора и базой первого транзистора , вл ющейс входом суммирующего ус.илител , второй вьшод второго резистора соединен с вторым выводом первого конденсатора, отличающийс тем, что, с целью расширени функциональных возможностей и расширени диапазона перестройки резонансной частоты при сохранении посто нного напр жени па выходах перестраиваемого активного ВС-фильт- ра, в него введены первьпЧ, второй и

vo 15

20

25

36835

третий блоки сдвига напр жени , п тый и игестой резисторы, блок управлени регулируемыми генераторами тока, содержащий второй, третий, четвертый, ПЯТ1.1Й, шестой It седьмой регулируемые генераторы тока, третий, четвертый, п тый, тестон, седьмси ), восьмой, дев тый и дес тый транзисторы, седьмой резистор, коллекторы третьего и дес того транзисторов соединены с первой шиной питани , а эмиттеры соединены с первыми вьшодами седьмого и п того регулируемых генераторов тока соответственно , вторые вьшоды которых соединены с второй шиной питани , а входы управлени п того и седьмого регулируемых генераторов тока соединены с входом управлени перестраиваемого активного НС-фш1ЬТра и с входом управлени шестого регулируемого генератора тока, второй вьшод которого соединен с второй шиной питани , а первьш вьшод соединен с базой четвертого транзистора и эмиттером седьмого транзистора, коллектор которого соединен с общей шиной, база седьмого транзистора соединена с базой дев того транзистора и эмиттером восьмого транзистора, коллектор-которого соединен с общей шиной, а база соединена с коллектором дев того транзистора и первым вьшодом седьмого резистора, второй вьшод которого соединен с общий шиной, эмиттер дев того транзистора соед1шен с коллектором и базой шестого транзистора, эмиттер которого соединен с коллектором и базой п того транзистора, эмиттер которого соединен с второй шиной питани , эмиттер шестого транзистора соединен..с эмиттером четвертого транзистора, коллектор которого соединен с базой третьего транзистора и вторым вьшодом третьего регулируемого генератора тока , первый вьгоод которого соединен с первой шиной питани , а вход управлени соединен с входом управлени второго регулируемого источника тока, второй вывод которого соединен с базой дес того транзистора и первым выводом четвертого регулируемого генератора тока, второй вьшод которого Соединен с второй шиной питани , в суммирукщкй усилитель введены восьмой , дев тьй и дес тый управл емые генераторы тока, одиннадцатый транзистор , змиттер которого соед1шен с эмиттером первого транзистора и пеп30

35

40

45

0

5

вым нынодом восьмого регулируемого генератора тока, второй вьшод которого соединен с. второй шиной питани , коллекторы первого и одиннадцатого транзисторов соединены с вторыми выводами дев того и дес того регулируемых генераторов тока соответственно первые выводы которых соединены с первой шиной питани , а входы управлени объединены, коллектор первого транзистора вл етс выходом суммиру Н1цего усилител , а база одиннадцатого транзистора соединена с первым выводом третьего резистора, второй вьг- вод которого соединен с общей шиной, входы управлени второго, четвертого и п того регулируемых генераторов тока вл ютс соответственно первым, вторым и третьим выходом управлени блока управлени регулируемыми генераторами тока, в первый и второй интегрирующие усилители введены двенадцатый , тринадцатый, четырнадцатый транзисторы, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатьй управл емый гене раторы тока эмиттеры.второго и двенадцатого транзисторов соединены с общей шинойр коллектор двенадцатого

транзистора соединен с базами тринад- 30 вторым выходом управлени блока уп- цатого и четырнадцатого транзисторов, равл.ени генераторами тока, при этом коллекторы которых соединены с первой первые выходы первого, второго и щиной питани , а эмиттеры соединены третьего блоков сдвига напр жени соответственно вл ютс выходами верхних частот, полосового и нижних частот перестраиваемого активного RC-. .

35

с первыми вьшодами двенадцатого и тринадцатого регулируемых генераторов тока сооответственно, вторые вьюоды которых соединены с второй шиной питани , входы управлени соединены и вл ютс первым входом управлени интегрирующего усилител , эмиттер три- 40 надцатого транзистора соединен с ба . ЗОЙ двенадцатого транзистора и с вторым вьшодом четвертого резистора,, эмиттер четырнадцатого транзистора

фильтра.

2, RC-фильтр по п. , о т л и - ч а ю щ и и .с тем, что каждый блок сдвига напр жени выполнен на п тнадцатом и шестнадцатом транзисторах , эмиттеры которых соединены соответственно с первыми выводами четырсоединен с базой второго транзистора, 45 надцатого и п тнадцатого управл емых

коллектор двенадцатого транзистора соединен с вьшодом одиннадцатого регулируемого генератора ток&д первый вывод которого соединен с первой шиной питани , а вход управлени одиннадцатого регулируемого генерато ра т ока соединен с входом управлени первого регулируемого генератора тока и вл етс вторым входом управлени интегрирующего усилител , а вто- рой В14ВОД второго конденсаторач;соёди- нен с общей шиной, при этом вторые

входы-у11г 1 1 1ЕМи перпого и nrcircir-o lOiTerpupyionuix. ус1шнтелй с.оедш1ены с первым выходом управлени блока управлени генераторами тока, первые входы управлени первого h второго интегрирующих усилителей соединены с третьим выходом управлени блока управлени генераторами тока, выход

суммирующего усилител соединен с входом первого блока сдвига напр жени , первьй выход которого соединен с вторым выводом первого конденсатора , а второй выход соединен с входом

первого интегрирующего усилител , выход которого соединен с входом второго блока сдвига напр жени , первый выход которого соединен с первьм выводом п того резистора, а второй

выход соединен с входом второго интегрирующего усилител , выход которого соединен с входом третьего блока сдвига напр жени , первый выход которого соединен с первым выводом шестого резистора, а вторые выводы п того и шестого резисторов соединены с входом суммирутощего усилител , а входы управлени второго и третьего блока сдвига напр жени соединены с

фильтра.

2, RC-фильтр по п. , о т л и - ч а ю щ и и .с тем, что каждый блок сдвига напр жени выполнен на п тнадцатом и шестнадцатом транзисторах , эмиттеры которых соединены соответственно с первыми выводами четыргенераторов тока, вторые вьшоды которых соединены с второй шиной питани , а входы управлени соединены с входом управлени блока сдвига напр жени , база п тнадцатого транзистора вл етс входом, а змиттер - вторым вьасодом блока сдвига напр жени , rtep- Bbw выходом которого вл етс эмиттер шестнадцатого транзистора, а коллекторы п тнадцатого и щестнадцатого транзисторов соединены с первой щиной питани , .

Г4/;

w; II I

lyn/f -о

9u2.2

Г25;

Г47;

(2Ц

fPae.3